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 за што ќе разговараме денес е:
Интерференцијата може да ја подобри точноста на мерењето, дали е тоа вистина?
Под нормални околности, пречките се природен непријател на мерењето. Пречките ќе ја намалат точноста на мерењето. Во тешки случаи, мерењето нема да се изврши нормално. Од оваа перспектива, пречките можат да ја подобрат точноста на мерењето, што е погрешно!
Сепак, дали е секогаш така? Дали постои ситуација каде што пречките не ја намалуваат точноста на мерењето, туку ја подобруваат?
Одговорот е да!
2. Договор за мешање
Во комбинација со фактичката ситуација, го правиме следниов договор за мешањето:
- Пречките не содржат DC компоненти. При самото мерење, пречките се главно пречки од AC, и оваа претпоставка е разумна.
- Во споредба со измерениот еднонасочен напон, амплитудата на интерференција е релативно мала. Ова е во согласност со реалната ситуација.
- Интерференцијата е периодичен сигнал, или средната вредност е нула во рамките на фиксен временски период. Оваа поента не е нужно точна при реално мерење. Меѓутоа, бидејќи интерференцијата е генерално сигнал со повисока фреквенција на наизменична струја, за повеќето интерференции, конвенцијата за нулта средна вредност е разумна за подолг временски период.
3. Точност на мерење под пречки
Повеќето електрични мерни инструменти и броила 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 мерење.
Сепак, резолуцијата на AD е секогаш ограничена. Под претпоставка дека резолуцијата на AD е 3 бита, а највисокиот напон за мерење е 8V, AD конверторот е еквивалентен на скала поделена на 8 дела, при што секоја делба е 1V. Резултатот од мерењето на овој AD е секогаш цел број, а децималниот дел секогаш се пренесува или отфрла, што се претпоставува дека се пренесува во овој труд. Пренесувањето или отфрлањето ќе предизвика грешки во мерењето. На пример, 6,3V е поголемо од 6V и помало од 7V. Резултатот од мерењето на AD е 7V, а има грешка од 0,7V. Оваа грешка ја нарекуваме AD грешка на квантизација.
За погодност на анализата, претпоставуваме дека скалата (AD конверторот) нема други грешки во мерењето освен грешката на квантизацијата на AD.
Сега, користиме такви две идентични скали за мерење на двата еднонасочни напони прикажани на Слика 1 без пречки (идеална ситуација) и со пречки.
Како што е прикажано на Слика 1, вистинскиот измерен еднонасочен напон е 6,3 V, а еднонасочниот напон на левата слика нема никакви пречки и е со константна вредност. Сликата од десно ја покажува еднонасочната струја нарушена од наизменичната струја, и има одредено флуктуирање во вредноста. Еднонасочниот напон на десната дијаграма е еднаков на еднонасочниот напон на левата дијаграма по елиминирањето на сигналот за пречки. Црвениот квадрат на сликата го претставува резултатот од конверзијата на AD конверторот.
Идеален еднонасочен напон без пречки
Применете интерферентен еднонасочен напон со средна вредност нула
Направете 10 мерења на еднонасочната струја во двата случаи на горната слика, а потоа пресметајте го просекот од 10-те мерења.
Првата скала лево се мери 10 пати, а отчитувањата се исти секој пат. Поради влијанието на AD грешката на квантизацијата, секое отчитување е 7V. По 10 мерења, резултатот е сè уште 7V. AD грешката на квантизацијата е 0,7V, а грешката на мерењето е 0,7V.
Втората скала од десно драматично се промени:
Поради разликата во позитивните и негативните вредности на интерферентниот напон и амплитудата, грешката на квантизацијата AD е различна во различни точки на мерење. При промена на грешката на квантизацијата AD, резултатот од мерењето на AD 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, ниедна грешка не е невозможна, бидејќи во објективниот свет нема строги 6,3V! Сепак, навистина постојат:
Во случај на отсуство на пречки, бидејќи резултатот од секое мерење е ист, по просекување на 10 мерења, грешката останува непроменета!
Кога има соодветна количина на пречки, по 10 мерења, грешката на квантизацијата AD се намалува за ред на големина! Резолуцијата се подобрува за ред на големина! Точноста на мерењето е исто така подобрена за ред на големина!
Клучните прашања се:
Дали е исто кога измерениот напон има други вредности?
Читателите можеби ќе сакаат да го следат договорот за интерференција во вториот дел, да ја изразат интерференцијата со низа нумерички вредности, да ја надредат интерференцијата на измерениот напон, а потоа да ги пресметаат резултатите од мерењето на секоја точка според принципот на носење на AD конверторот, а потоа да ја пресметаат просечната вредност за верификација, сè додека амплитудата на интерференција може да предизвика промена на отчитувањето по AD квантизацијата, а фреквенцијата на земање примероци е доволно висока (промените на амплитудата на интерференција имаат процес на транзиција, наместо две вредности позитивни и негативни), а точноста мора да се подобри!
Може да се докаже дека сè додека измерениот напон не е точно цел број (не постои во објективниот свет), ќе има AD грешка при квантизација, без разлика колку е голема AD грешката при квантизација, сè додека амплитудата на интерференцијата е поголема од AD грешката при квантизација или поголема од минималната резолуција на AD, тоа ќе предизвика резултатот од мерењето да се промени помеѓу две соседни вредности. Бидејќи интерференцијата е позитивна и негативна симетрична, големината и веројатноста за намалување и зголемување се еднакви. Затоа, кога вистинската вредност е поблиску до која вредност, веројатноста која вредност ќе се појави е поголема и ќе биде блиску до која вредност по пресметувањето на просекот.
Тоа е: средната вредност од повеќекратните мерења (средната вредност на интерференцијата е нула) мора да биде поблиску до резултатот од мерењето без интерференција, односно користењето на AC сигнал за интерференција со средна вредност нула и пресметувањето на просекот на повеќекратни мерења може да ги намали еквивалентните AD квантизациски грешки, да ја подобри AD резолуцијата на мерењето и да ја подобри точноста на мерењето!
Време на објавување: 13 јули 2023 година
