I. Вовед
Водата може да запали свеќи, дали е вистина?Вистина е!
Дали е вистина дека змиите се плашат од реалгар?Тоа е лажно!
Она што ќе разговараме денес е:
Пречки може да ја подобри точноста на мерењето, дали е вистина?
Во нормални околности, пречките се природниот непријател на мерењето.Пречки ќе ја намали точноста на мерењето.Во тешки случаи, мерењето нема да се изврши нормално.Од оваа перспектива, пречки може да ја подобри точноста на мерењето, што е лажно!
Сепак, дали е тоа секогаш случај?Дали постои ситуација кога пречките не ја намалуваат точноста на мерењето, туку ја подобруваат?
Одговорот е да!
2. Договор за мешање
Во комбинација со фактичката ситуација, го склучуваме следниот договор за мешањето:
- Пречки не содржи DC компоненти.Во вистинското мерење, пречките се главно пречки со наизменична струја, и оваа претпоставка е разумна.
- Во споредба со измерениот DC напон, амплитудата на пречки е релативно мала.Ова е во согласност со фактичката состојба.
- Интерференцијата е периодичен сигнал или средната вредност е нула во одреден временски период.Оваа точка не е нужно вистинита при вистинското мерење.Меѓутоа, бидејќи пречките генерално се AC сигнал со повисока фреквенција, за повеќето пречки, конвенцијата на нулта средна вредност е разумна за подолг временски период.
3. Точност на мерењето при пречки
Повеќето електрични мерни инструменти и мерачи сега користат AD конвертори, а нивната точност на мерење е тесно поврзана со резолуцијата на AD конверторот.Општо земено, AD конверторите со поголема резолуција имаат поголема точност на мерењето.
Сепак, резолуцијата на АД е секогаш ограничена.Претпоставувајќи дека резолуцијата на AD е 3 бита, а највисокиот мерлив напон е 8V, AD конверторот е еквивалентен на скала поделена на 8 поделби, секоја поделба е 1V.е 1V.Резултатот од мерењето на оваа АД е секогаш цел број, а децималниот дел секогаш се носи или отфрла, што се претпоставува дека е пренесено во овој труд.Носењето или фрлањето ќе предизвика грешки при мерењето.На пример, 6,3V е поголемо од 6V и помало од 7V.Резултатот од мерењето на АД е 7V, а има грешка од 0,7V.Оваа грешка ја нарекуваме грешка на квантизација на АД.
За погодност на анализата, претпоставуваме дека скалата (АД конвертор) нема други мерни грешки освен грешката на квантизација на АД.
Сега, ние користиме такви две идентични скали за мерење на двата DC напони прикажани на слика 1 без пречки (идеална ситуација) и со пречки.
Како што е прикажано на слика 1, вистинскиот измерен DC напон е 6,3V, а DC напонот на левата слика нема никакви пречки и е константна вредност во вредност.Сликата од десната страна ја прикажува директната струја нарушена од наизменичната струја, а има одредена флуктуација на вредноста.DC напонот на десниот дијаграм е еднаков на DC напонот во левиот дијаграм по елиминирање на сигналот за пречки.Црвениот квадрат на сликата го претставува резултатот од конверзија на AD конверторот.
Идеален DC напон без пречки
Нанесете пречки DC напон со средна вредност нула
Направете 10 мерења на директната струја во двата случаи на горната слика, а потоа просечете ги 10-те мерења.
Првата скала лево се мери 10 пати, а отчитувањата се исти секој пат.Поради влијанието на грешката за квантизација на АД, секое отчитување е 7V.По 10 просечни мерења, резултатот е сè уште 7V.Грешката во квантизацијата на АД е 0,7 V, а грешката во мерењето е 0,7 V.
Втората скала од десната страна драматично се промени:
Поради разликата во позитивното и негативното на интерферентниот напон и амплитудата, грешката на квантизацијата на АД е различна на различни мерни точки.При промена на грешката за квантизација на АД, резултатот од мерењето на АД се менува помеѓу 6V и 7V.Седум од мерењата беа 7V, само три беа 6V, а просекот од 10-те мерења беше 6,3V!Грешката е 0V!
Всушност, ниту една грешка не е невозможна, бидејќи во објективниот свет, нема строги 6,3V!Сепак, навистина постојат:
Во случај да нема пречки, бидејќи секој резултат од мерењето е ист, по просечните 10 мерења, грешката останува непроменета!
Кога има соодветна количина на пречки, по 10 мерења во просек, грешката на квантизацијата на АД се намалува за ред на големина!Резолуцијата е подобрена за ред на големина!Точноста на мерењето е исто така подобрена за ред на големина!
Клучните прашања се:
Дали е исто кога измерениот напон е со други вредности?
Читателите можеби ќе сакаат да го следат договорот за пречки во вториот дел, да ги изразат пречките со низа нумерички вредности, да ги надополнат пречките на измерениот напон и потоа да ги пресметаат резултатите од мерењето на секоја точка според принципот на носење на AD конверторот , а потоа пресметајте ја просечната вредност за верификација, сè додека амплитудата на пречки може да предизвика промена на отчитувањето по квантизацијата на АД, а фреквенцијата на земање примероци е доволно висока (промените на амплитудата на пречки имаат процес на транзиција, наместо две вредности позитивни и негативни ), а точноста мора да се подобри!
Може да се докаже дека се додека измерениот напон не е точно цел број (не постои во објективниот свет), ќе има грешка на квантизацијата на АД, без разлика колку е голема грешката на квантизација на АД, се додека амплитудата на интерференцијата е поголема од грешката на квантизацијата на АД или поголема од минималната резолуција на АД, тоа ќе предизвика промена на резултатот од мерењето помеѓу две соседни вредности.Бидејќи интерференцијата е позитивна и негативна симетрична, големината и веројатноста за намалување и зголемување се еднакви.Според тоа, кога вистинската вредност е поблиску до која вредност, веројатноста која вредност ќе се појави е поголема, а блиску до која вредност ќе биде по просекот.
Односно: средната вредност на повеќе мерења (средната вредност на пречки е нула) мора да биде поблиску до резултатот од мерењето без пречки, односно, користењето на сигналот за пречки на наизменична струја со средна вредност од нула и просечното повеќекратни мерења може да го намали еквивалентниот AD Quantize грешки, подобрување на резолуцијата на мерењето на АД и подобрување на точноста на мерењето!
Време на објавување: 13 јули 2023 година
