I. Introducció
L'aigua pot encendre espelmes, és veritat?És cert!
És cert que les serps tenen por del realgar?És fals!
El que parlarem avui és:
La interferència pot millorar la precisió de la mesura, és cert?
En circumstàncies normals, la interferència és l'enemic natural de la mesura.La interferència reduirà la precisió de la mesura.En casos greus, la mesura no es realitzarà amb normalitat.Des d'aquesta perspectiva, la interferència pot millorar la precisió de la mesura, que és fals!
Tanmateix, és sempre així?Hi ha alguna situació en què la interferència no redueixi la precisió de la mesura, sinó que la millori?
La resposta és sí!
2. Acord d'interferència
Combinat amb la situació real, fem el següent acord sobre la interferència:
- La interferència no conté components de corrent continu.En la mesura real, la interferència és principalment interferència de CA i aquesta suposició és raonable.
- En comparació amb la tensió de corrent continu mesurada, l'amplitud de la interferència és relativament petita.Això està en línia amb la situació real.
- La interferència és un senyal periòdic o el valor mitjà és zero en un període de temps determinat.Aquest punt no és necessàriament cert en la mesura real.Tanmateix, com que la interferència és generalment un senyal de corrent alterna de freqüència més alta, per a la majoria de les interferències, la convenció de la mitjana zero és raonable per a un període de temps més llarg.
3. Precisió de mesura sota interferència
La majoria d'instruments de mesura i comptadors elèctrics utilitzen ara convertidors AD, i la seva precisió de mesura està estretament relacionada amb la resolució del convertidor AD.En termes generals, els convertidors AD amb una resolució més alta tenen una precisió de mesura més alta.
Tanmateix, la resolució d'AD sempre és limitada.Suposant que la resolució d'AD és de 3 bits i la tensió de mesura més alta és de 8V, el convertidor AD és equivalent a una escala dividida en 8 divisions, cada divisió és d'1V.és 1V.El resultat de la mesura d'aquest AD és sempre un nombre enter, i la part decimal sempre es porta o es descarta, que se suposa que es porta en aquest article.Portar o descartar provocarà errors de mesura.Per exemple, 6,3 V és més gran que 6 V i menys de 7 V.El resultat de la mesura AD és de 7 V i hi ha un error de 0,7 V.A aquest error anomenem error de quantificació AD.
Per a la comoditat de l'anàlisi, suposem que l'escala (convertidor AD) no té altres errors de mesura excepte l'error de quantificació AD.
Ara, fem servir aquestes dues escales idèntiques per mesurar les dues tensions de CC que es mostren a la figura 1 sense interferències (situació ideal) i amb interferències.
Com es mostra a la figura 1, la tensió de CC mesurada real és de 6,3 V i la tensió de CC de la figura de l'esquerra no té cap interferència i és un valor constant.La figura de la dreta mostra el corrent continu pertorbat pel corrent altern i hi ha una certa fluctuació en el valor.La tensió de CC del diagrama de la dreta és igual a la tensió de CC del diagrama de l'esquerra després d'eliminar el senyal d'interferència.El quadrat vermell de la figura representa el resultat de la conversió del convertidor AD.
Tensió DC ideal sense interferències
Aplicar una tensió de corrent continu interferent amb un valor mitjà de zero
Feu 10 mesures del corrent continu en els dos casos de la figura anterior, i després feu una mitjana de les 10 mesures.
La primera escala de l'esquerra es mesura 10 vegades i les lectures són les mateixes cada vegada.A causa de la influència de l'error de quantificació AD, cada lectura és de 7V.Després de fer una mitjana de 10 mesures, el resultat encara és de 7 V.L'error de quantificació AD és de 0,7 V i l'error de mesura és de 0,7 V.
La segona escala de la dreta ha canviat dràsticament:
A causa de la diferència en el positiu i el negatiu de la tensió d'interferència i l'amplitud, l'error de quantificació AD és diferent en diferents punts de mesura.Sota el canvi de l'error de quantificació AD, el resultat de la mesura AD canvia entre 6V i 7V.Set de les mesures eren de 7V, només tres eren de 6V i la mitjana de les 10 mesures era de 6,3V!L'error és 0V!
De fet, cap error és impossible, perquè al món objectiu, no hi ha 6.3V estricte!Tanmateix, efectivament hi ha:
En cas que no hi hagi interferències, ja que cada resultat de mesura és el mateix, després de fer una mitjana de 10 mesures, l'error es manté sense canvis!
Quan hi ha una quantitat adequada d'interferència, després de fer una mitjana de 10 mesures, l'error de quantificació AD es redueix en un ordre de magnitud!La resolució es millora en un ordre de magnitud!La precisió de mesura també es millora en un ordre de magnitud!
Les preguntes clau són:
És el mateix quan la tensió mesurada és d'altres valors?
És possible que els lectors vulguin seguir l'acord sobre la interferència de la segona secció, expressar la interferència amb una sèrie de valors numèrics, superposar la interferència a la tensió mesurada i després calcular els resultats de la mesura de cada punt segons el principi de transport del convertidor AD. i, a continuació, calculeu el valor mitjà per a la verificació, sempre que l'amplitud d'interferència pugui fer que la lectura després de la quantificació AD canviï i la freqüència de mostreig sigui prou alta (els canvis d'amplitud d'interferència tenen un procés de transició, en lloc de dos valors positius i negatius). ), i la precisió s'ha de millorar!
Es pot demostrar que mentre la tensió mesurada no sigui exactament un nombre enter (no existeix al món objectiu), hi haurà un error de quantificació AD, per molt gran que sigui l'error de quantificació AD, sempre que l'amplitud de la interferència és superior a l'error de quantificació AD o superior a la resolució mínima d'AD, farà que el resultat de la mesura canviï entre dos valors adjacents.Com que la interferència és simètrica positiva i negativa, la magnitud i la probabilitat de disminució i augment són iguals.Per tant, quan el valor real està més a prop de quin valor, la probabilitat de quin valor apareixerà és més gran i s'aproximarà a quin valor després de fer la mitjana.
És a dir: el valor mitjà de múltiples mesures (el valor mitjà d'interferència és zero) ha d'estar més a prop del resultat de la mesura sense interferències, és a dir, l'ús del senyal d'interferència de CA amb un valor mitjà de zero i la mitjana de diverses mesures pot reduir l'equivalent AD Quantize errors, milloreu la resolució de mesura d'AD i milloreu la precisió de la mesura!
Hora de publicació: 13-jul-2023
