I. Įvadas
Vanduo gali uždegti žvakes, ar tai tiesa?Tai tiesa!
Ar tiesa, kad gyvatės bijo realgaro?Tai klaidinga!
Tai, ką šiandien aptarsime:
Trikdžiai gali pagerinti matavimo tikslumą, ar tiesa?
Įprastomis aplinkybėmis trukdžiai yra natūralus matavimo priešas.Trikdžiai sumažins matavimo tikslumą.Sunkiais atvejais matavimas nebus atliekamas įprastai.Žvelgiant iš šios perspektyvos, trukdžiai gali pagerinti matavimo tikslumą, o tai klaidinga!
Tačiau ar taip yra visada?Ar yra situacija, kai trukdžiai nesumažina matavimo tikslumo, o jį pagerina?
Atsakymas yra taip!
2. Sutartis dėl trukdžių
Atsižvelgdami į faktinę situaciją, sudarome tokį susitarimą dėl trukdžių:
- Trikdžiuose nėra nuolatinės srovės komponentų.Atliekant faktinį matavimą, trikdžiai daugiausia yra kintamosios srovės trukdžiai, ir ši prielaida yra pagrįsta.
- Palyginti su išmatuota nuolatine įtampa, trukdžių amplitudė yra palyginti maža.Tai atitinka tikrąją situaciją.
- Trikdžiai yra periodinis signalas arba vidutinė vertė yra lygi nuliui per nustatytą laikotarpį.Šis taškas nebūtinai yra teisingas atliekant tikrąjį matavimą.Tačiau kadangi trukdžiai paprastai yra aukštesnio dažnio kintamosios srovės signalas, daugumai trukdžių nulinio vidurkio susitarimas yra pagrįstas ilgesniam laikui.
3. Matavimo tikslumas esant trukdžiams
Daugumoje elektros matavimo priemonių ir skaitiklių dabar naudojami AD keitikliai, o jų matavimo tikslumas glaudžiai susijęs su AD keitiklio raiška.Paprastai tariant, didesnės skiriamosios gebos AD keitikliai turi didesnį matavimo tikslumą.
Tačiau AD skiriamoji geba visada yra ribota.Darant prielaidą, kad AD skiriamoji geba yra 3 bitai, o didžiausia matavimo įtampa yra 8 V, AD keitiklis atitinka skalę, padalytą į 8 skyrius, kurių kiekviena yra 1 V.yra 1V.Šio AD matavimo rezultatas visada yra sveikasis skaičius, o dešimtainė dalis visada perkeliama arba atmetama, o tai laikoma šiame darbe.Nešiojant arba išmetant gali atsirasti matavimo klaidų.Pavyzdžiui, 6,3 V yra didesnis nei 6 V ir mažesnis nei 7 V.AD matavimo rezultatas yra 7V, o paklaida 0,7V.Šią klaidą vadiname AD kvantavimo klaida.
Analizės patogumui darome prielaidą, kad skalė (AD keitiklis) neturi kitų matavimo klaidų, išskyrus AD kvantavimo klaidą.
Dabar mes naudojame tokias dvi identiškas skales, kad išmatuotų dvi nuolatinės srovės įtampas, parodytas 1 paveiksle be trikdžių (ideali situacija) ir su trukdžiais.
Kaip parodyta 1 paveiksle, tikroji išmatuota nuolatinės srovės įtampa yra 6,3 V, o kairiajame paveikslėlyje esanti nuolatinė įtampa neturi jokių trukdžių ir yra pastovi vertė.Paveikslėlyje dešinėje parodyta nuolatinė srovė, kurią trikdo kintamoji srovė, ir yra tam tikras vertės svyravimas.Dešinėje diagramoje esanti nuolatinė įtampa yra lygi nuolatinei įtampai kairiojoje diagramoje, pašalinus trikdžių signalą.Raudonas kvadratas paveiksle rodo AD keitiklio konversijos rezultatą.
Ideali nuolatinė įtampa be trukdžių
Taikykite trukdančią nuolatinę įtampą, kurios vidutinė vertė lygi nuliui
Atlikite 10 nuolatinės srovės matavimų dviem atvejais aukščiau esančiame paveikslėlyje ir tada 10 matavimų vidurkį.
Pirmoji skalė kairėje matuojama 10 kartų, o rodmenys kiekvieną kartą yra vienodi.Dėl AD kvantavimo paklaidos kiekvienas rodmuo yra 7 V.Po 10 matavimų vidurkis rezultatas vis dar yra 7 V.AD kvantavimo paklaida yra 0,7 V, o matavimo paklaida yra 0,7 V.
Antroji dešinėje esanti skalė smarkiai pasikeitė:
Dėl teigiamos ir neigiamos trukdžių įtampos ir amplitudės skirtumo AD kvantavimo paklaida skirtinguose matavimo taškuose yra skirtinga.Keičiant AD kvantavimo paklaidą, AD matavimo rezultatas keičiasi nuo 6V iki 7V.Septyni matavimai buvo 7 V, tik trys buvo 6 V, o 10 matavimų vidurkis buvo 6,3 V!Klaida yra 0 V!
Tiesą sakant, jokia klaida nėra neįmanoma, nes objektyviame pasaulyje nėra griežtos 6,3 V įtampos!Tačiau iš tikrųjų yra:
Nesant trukdžių, kadangi kiekvienas matavimo rezultatas yra vienodas, suvidurkinus 10 matavimų, paklaida išlieka nepakitusi!
Kai yra atitinkamas trukdžių kiekis, po 10 matavimų vidurkio, AD kvantavimo paklaida sumažinama eilės tvarka!Rezoliucija pagerėjo eilės tvarka!Matavimo tikslumas taip pat pagerėjo eilės tvarka!
Pagrindiniai klausimai yra šie:
Ar tai tas pats, kai išmatuota įtampa yra kitos vertės?
Skaitytojai gali norėti vadovautis susitarimu dėl trukdžių antrajame skyriuje, išreikšti trukdžius skaitinių verčių serijomis, uždėti trukdžius ant išmatuotos įtampos ir tada apskaičiuoti kiekvieno taško matavimo rezultatus pagal AD keitiklio pernešimo principą. , o tada apskaičiuokite vidutinę vertę, kad būtų galima patikrinti, jei trukdžių amplitudė gali pakeisti rodmenis po AD kvantavimo, o mėginių ėmimo dažnis yra pakankamai didelis (trukdžių amplitudės pokyčiai turi pereinamąjį procesą, o ne dvi teigiamas ir neigiamas vertes ), o tikslumas turi būti pagerintas!
Galima įrodyti, kad tol, kol išmatuota įtampa nėra visiškai sveikasis skaičius (jos neegzistuoja objektyviame pasaulyje), bus AD kvantavimo klaida, nesvarbu, kokia didelė yra AD kvantavimo paklaida, kol trukdžiai yra didesni nei AD kvantavimo paklaida arba didesnė už minimalią AD skiriamąją gebą, dėl to matavimo rezultatas pasikeis tarp dviejų gretimų verčių.Kadangi trukdžiai yra teigiami ir neigiami simetriški, mažėjimo ir padidėjimo dydis ir tikimybė yra vienodi.Todėl, kai tikroji vertė yra arčiau kuriai reikšmei, tikimybė, kad ji pasirodys, yra didesnė, o po vidurkio ji bus artima kokiai reikšmei.
Tai yra: kelių matavimų vidutinė vertė (trikdžių vidutinė vertė lygi nuliui) turi būti arčiau matavimo rezultato be trukdžių, tai yra, naudojant kintamosios srovės trukdžių signalą, kurio vidutinė vertė lygi nuliui, ir kelių matavimų vidurkį galima sumažinti ekvivalentinį AD Quantize. klaidų, pagerinkite AD matavimo skiriamąją gebą ir pagerinkite matavimo tikslumą!
Paskelbimo laikas: 2023-07-13
