I. Introduktion
Vand kan tænde stearinlys, er det sandt?Det er sandt!
Er det rigtigt, at slanger er bange for realgar?Det er falsk!
Det vi skal diskutere i dag er:
Interferens kan forbedre målenøjagtigheden, er det sandt?
Under normale omstændigheder er interferens målingens naturlige fjende.Interferens vil reducere målenøjagtigheden.I alvorlige tilfælde vil måling ikke blive udført normalt.Fra dette perspektiv kan interferens forbedre målenøjagtigheden, hvilket er falsk!
Men er dette altid tilfældet?Er der en situation, hvor interferens ikke reducerer målenøjagtigheden, men i stedet forbedrer den?
Svaret er ja!
2. Interferensaftale
Kombineret med den faktiske situation indgår vi følgende aftale om interferensen:
- Interferens indeholder ikke DC-komponenter.I den faktiske måling er interferensen hovedsageligt AC-interferens, og denne antagelse er rimelig.
- Sammenlignet med den målte DC-spænding er interferensamplituden relativt lille.Dette er i overensstemmelse med den faktiske situation.
- Interferens er et periodisk signal, eller middelværdien er nul inden for et bestemt tidsrum.Dette punkt er ikke nødvendigvis sandt i faktisk måling.Men da interferensen generelt er et højere frekvens AC-signal, er konventionen om nulmiddelværdi for de fleste interferenser rimelig i længere tid.
3. Målenøjagtighed under interferens
De fleste elektriske måleinstrumenter og målere bruger nu AD-konvertere, og deres målenøjagtighed er tæt forbundet med AD-konverterens opløsning.Generelt set har AD-konvertere med højere opløsning højere målenøjagtighed.
AD er dog altid begrænset.Forudsat at opløsningen af AD er 3 bit og den højeste målespænding er 8V, svarer AD-konverteren til en skala opdelt i 8 divisioner, hver division er 1V.er 1V.Måleresultatet af denne AD er altid et heltal, og decimaldelen bæres altid eller kasseres, hvilket antages at være båret i dette papir.Bære eller kassering vil forårsage målefejl.For eksempel er 6,3V større end 6V og mindre end 7V.AD-måleresultatet er 7V, og der er en fejl på 0,7V.Vi kalder denne fejl AD kvantiseringsfejl.
For at lette analysen antager vi, at skalaen (AD-konverteren) ikke har andre målefejl undtagen AD-kvantiseringsfejlen.
Nu bruger vi sådanne to identiske skalaer til at måle de to DC-spændinger vist i figur 1 uden interferens (ideal situation) og med interferens.
Som vist i figur 1 er den faktisk målte DC-spænding 6,3V, og DC-spændingen i den venstre figur har ingen interferens, og den er en konstant værdi i værdi.Figuren til højre viser jævnstrømmen forstyrret af vekselstrømmen, og der er en vis udsving i værdien.DC-spændingen i det højre diagram er lig med DC-spændingen i det venstre diagram efter eliminering af interferenssignalet.Den røde firkant i figuren repræsenterer konverteringsresultatet for AD-konverteren.
Ideel jævnspænding uden interferens
Påfør en interfererende jævnspænding med en middelværdi på nul
Foretag 10 målinger af jævnstrømmen i de to tilfælde i ovenstående figur, og gennemsnit derefter de 10 målinger.
Den første skala til venstre måles 10 gange, og aflæsningerne er de samme hver gang.På grund af indflydelsen af AD-kvantiseringsfejl er hver aflæsning 7V.Efter gennemsnittet af 10 målinger er resultatet stadig 7V.AD-kvantiseringsfejlen er 0,7V, og målefejlen er 0,7V.
Den anden skala til højre har ændret sig dramatisk:
På grund af forskellen i det positive og negative af interferensspændingen og amplituden er AD-kvantiseringsfejlen forskellig ved forskellige målepunkter.Under ændringen af AD-kvantiseringsfejlen ændres AD-måleresultatet mellem 6V og 7V.Syv af målingerne var 7V, kun tre var 6V, og gennemsnittet af de 10 målinger var 6,3V!Fejlen er 0V!
Faktisk er ingen fejl umulig, for i den objektive verden er der ingen streng 6,3V!Men der er faktisk:
I tilfælde af ingen interferens, da hvert måleresultat er det samme, efter gennemsnittet af 10 målinger, forbliver fejlen uændret!
Når der er en passende mængde interferens, efter gennemsnittet af 10 målinger, reduceres AD-kvantiseringsfejlen med en størrelsesorden!Opløsningen er forbedret med en størrelsesorden!Målenøjagtigheden er også forbedret med en størrelsesorden!
Nøglespørgsmålene er:
Er det det samme, når den målte spænding er andre værdier?
Læsere ønsker måske at følge aftalen om interferens i andet afsnit, udtrykke interferensen med en række numeriske værdier, overlejre interferensen på den målte spænding og derefter beregne måleresultaterne for hvert punkt i henhold til AD-konverterens bæreprincip. , og beregn derefter gennemsnitsværdien for verifikation, så længe interferensamplituden kan få aflæsningen efter AD-kvantisering til at ændre sig, og samplingsfrekvensen er høj nok (interferensamplitudeændringer har en overgangsproces i stedet for to værdier af positiv og negativ ), og nøjagtigheden skal forbedres!
Det kan bevises, at så længe den målte spænding ikke ligefrem er et heltal (den findes ikke i den objektive verden), vil der være AD kvantiseringsfejl, uanset hvor stor AD kvantiseringsfejlen er, så længe amplituden på interferensen er større end AD-kvantiseringsfejlen eller større end minimumsopløsningen for AD, vil det få måleresultatet til at skifte mellem to tilstødende værdier.Da interferensen er positiv og negativ symmetrisk, er størrelsen og sandsynligheden for fald og stigning lige store.Derfor, når den faktiske værdi er tættere på hvilken værdi, er sandsynligheden for, hvilken værdi der vises, større, og det vil være tæt på hvilken værdi efter gennemsnittet.
Det vil sige: middelværdien af flere målinger (interferensmiddelværdien er nul) skal være tættere på måleresultatet uden interferens, det vil sige, at brug af AC-interferenssignalet med en middelværdi på nul og gennemsnit af flere målinger kan reducere den ækvivalente AD Quantize fejl, forbedre AD-målingsopløsning og forbedre målenøjagtigheden!
Indlægstid: 13-jul-2023
