I. Introdución
A auga pode acender velas, é verdade?É verdade!
É certo que as serpes teñen medo de realgar?É falso!
O que imos falar hoxe é:
A interferencia pode mellorar a precisión da medición, é verdade?
En circunstancias normais, a interferencia é o inimigo natural da medición.A interferencia reducirá a precisión da medición.En casos graves, a medición non se realizará normalmente.Desde esta perspectiva, a interferencia pode mellorar a precisión da medición, o que é falso!
Non obstante, é sempre así?Existe algunha situación na que a interferencia non reduce a precisión da medición, senón que a mellora?
A resposta é si!
2. Acordo de interferencia
Combinado coa situación real, facemos o seguinte acordo sobre a interferencia:
- A interferencia non contén compoñentes de CC.Na medición real, a interferencia é principalmente interferencia de CA, e esta suposición é razoable.
- En comparación coa tensión de CC medida, a amplitude da interferencia é relativamente pequena.Isto está en consonancia coa situación real.
- A interferencia é un sinal periódico ou o valor medio é cero nun período de tempo fixo.Este punto non é necesariamente certo na medición real.Non obstante, dado que a interferencia é xeralmente un sinal de CA de frecuencia máis alta, para a maioría das interferencias, a convención de media cero é razoable durante un período de tempo máis longo.
3. Precisión de medición baixo interferencia
A maioría dos instrumentos de medida e medidores eléctricos agora usan conversores AD, e a súa precisión de medición está moi relacionada coa resolución do conversor AD.En xeral, os conversores AD con maior resolución teñen unha maior precisión de medición.
Non obstante, a resolución de AD sempre é limitada.Asumindo que a resolución de AD é de 3 bits e que a tensión de medición máis alta é de 8 V, o conversor de AD é equivalente a unha escala dividida en 8 divisións, cada división é de 1 V.é 1V.O resultado da medición deste AD é sempre un número enteiro e a parte decimal sempre se leva ou descarta, o que se supón que se leva neste traballo.Levar ou descartar provocará erros de medición.Por exemplo, 6,3 V é superior a 6 V e inferior a 7 V.O resultado da medición AD é de 7 V e hai un erro de 0,7 V.Chamámoslle a este erro AD erro de cuantización.
Para comodidade da análise, supoñemos que a escala (conversor AD) non ten outros erros de medición excepto o erro de cuantización AD.
Agora, usamos estas dúas escalas idénticas para medir as dúas tensións de CC mostradas na Figura 1 sen interferencias (situación ideal) e con interferencias.
Como se mostra na Figura 1, a tensión de CC medida real é de 6,3 V, e a tensión de CC da figura da esquerda non ten ningunha interferencia e é un valor constante.A figura da dereita mostra a corrente continua perturbada pola corrente alterna e hai unha certa flutuación no valor.A tensión de CC no diagrama da dereita é igual á tensión de CC do diagrama da esquerda despois de eliminar o sinal de interferencia.O cadrado vermello da figura representa o resultado da conversión do conversor AD.
Tensión DC ideal sen interferencias
Aplique unha tensión continua interferente cun valor medio cero
Fai 10 medicións da corrente continua nos dous casos da figura anterior e despois fai unha media das 10 medicións.
A primeira escala da esquerda mídese 10 veces e as lecturas son as mesmas cada vez.Debido á influencia do erro de cuantificación AD, cada lectura é de 7V.Despois de facer unha media de 10 medicións, o resultado aínda é de 7 V.O erro de cuantificación AD é de 0,7 V e o erro de medición é de 0,7 V.
A segunda escala da dereita cambiou drasticamente:
Debido á diferenza no positivo e negativo da tensión de interferencia e da amplitude, o erro de cuantificación AD é diferente en diferentes puntos de medición.Baixo o cambio do erro de cuantificación AD, o resultado da medición AD cambia entre 6V e 7V.Sete das medicións foron 7V, só tres eran 6V e a media das 10 medicións foi de 6,3V!O erro é 0V!
De feito, ningún erro é imposible, porque no mundo obxectivo, non hai 6.3V estrito!Non obstante, efectivamente hai:
Se non hai interferencias, xa que cada resultado de medición é o mesmo, despois de ter unha media de 10 medicións, o erro permanece inalterado.
Cando hai unha cantidade adecuada de interferencia, despois de que se fagan unha media de 10 medicións, o erro de cuantificación AD redúcese nunha orde de magnitude.A resolución é mellorada nunha orde de magnitude!A precisión da medición tamén se mellora nunha orde de magnitude.
As preguntas clave son:
É o mesmo cando a tensión medida é doutros valores?
Os lectores poden querer seguir o acordo sobre interferencia na segunda sección, expresar a interferencia cunha serie de valores numéricos, superpoñer a interferencia na tensión medida e, a continuación, calcular os resultados da medición de cada punto segundo o principio de transporte do conversor AD. , e despois calcule o valor medio para a verificación, sempre que a amplitude da interferencia poida facer que a lectura despois da cuantización AD cambie e a frecuencia de mostraxe sexa o suficientemente alta (os cambios da amplitude da interferencia teñen un proceso de transición, en lugar de dous valores de positivo e negativo). ), e hai que mellorar a precisión!
Pódese probar que mentres a tensión medida non sexa exactamente un número enteiro (non existe no mundo obxectivo), haberá un erro de cuantificación AD, non importa o grande que sexa o erro de cuantificación AD, sempre que a amplitude de a interferencia é maior que o erro de cuantificación AD ou maior que a resolución mínima de AD, fará que o resultado da medición cambie entre dous valores adxacentes.Dado que a interferencia é simétrica positiva e negativa, a magnitude e probabilidade de diminución e aumento son iguais.Polo tanto, cando o valor real está máis preto de que valor, a probabilidade de que apareza o valor é maior e estará preto de que valor despois da media.
É dicir: o valor medio de varias medicións (o valor medio da interferencia é cero) debe estar máis preto do resultado da medición sen interferencias, é dicir, usar o sinal de interferencia de CA cun valor medio de cero e facer unha media de varias medicións pode reducir o equivalente AD Quantize. erros, mellorar a resolución de medición de AD e mellorar a precisión da medición!
Hora de publicación: 13-Xul-2023
