I. INLEDNING
Vatten kan tända ljus, är det sant?Det är sant!
Är det sant att ormar är rädda för realgar?Det är falskt!
Det vi ska diskutera idag är:
Störningar kan förbättra mätnoggrannheten, är det sant?
Under normala omständigheter är störningar mätningens naturliga fiende.Interferens kommer att minska mätnoggrannheten.I svåra fall kommer mätningen inte att utföras normalt.Ur detta perspektiv kan störningar förbättra mätnoggrannheten, vilket är falskt!
Men är det alltid så?Finns det en situation där störningar inte minskar mätnoggrannheten utan istället förbättrar den?
Svaret är ja!
2. Interferensavtal
I kombination med den faktiska situationen gör vi följande överenskommelse om störningen:
- Störningar innehåller inte DC-komponenter.I själva mätningen är störningen huvudsakligen AC-interferens, och detta antagande är rimligt.
- Jämfört med den uppmätta DC-spänningen är interferensamplituden relativt liten.Detta är i linje med den faktiska situationen.
- Störningar är en periodisk signal, eller så är medelvärdet noll inom en bestämd tidsperiod.Denna punkt är inte nödvändigtvis sann i faktiska mätningar.Eftersom interferensen i allmänhet är en växelströmssignal med högre frekvens, är konventionen för nollmedelvärde rimlig för de flesta störningar under en längre tidsperiod.
3. Mätnoggrannhet vid störningar
De flesta elektriska mätinstrument och mätare använder nu AD-omvandlare, och deras mätnoggrannhet är nära relaterad till AD-omvandlarens upplösning.Generellt sett har AD-omvandlare med högre upplösning högre mätnoggrannhet.
Upplösningen av AD är dock alltid begränsad.Om man antar att upplösningen för AD är 3 bitar och den högsta mätspänningen är 8V, motsvarar AD-omvandlaren en skala uppdelad i 8 divisioner, varje division är 1V.är 1V.Mätresultatet för denna AD är alltid ett heltal, och decimaldelen bärs alltid eller kasseras, vilket antas bäras i detta dokument.Att bära eller kassera kommer att orsaka mätfel.Till exempel är 6,3V större än 6V och mindre än 7V.AD-mätresultatet är 7V, och det finns ett fel på 0,7V.Vi kallar detta fel AD kvantiseringsfel.
För att underlätta analysen antar vi att vågen (AD-omvandlaren) inte har några andra mätfel förutom AD-kvantiseringsfelet.
Nu använder vi sådana två identiska skalor för att mäta de två DC-spänningarna som visas i figur 1 utan störningar (ideal situation) och med störningar.
Som visas i figur 1 är den faktiska uppmätta DC-spänningen 6,3V, och DC-spänningen i den vänstra figuren har ingen störning, och det är ett konstant värde i värde.Bilden till höger visar den likström som störs av växelströmmen, och det finns en viss fluktuation i värdet.DC-spänningen i det högra diagrammet är lika med DC-spänningen i det vänstra diagrammet efter eliminering av störsignalen.Den röda kvadraten i figuren representerar konverteringsresultatet för AD-omvandlaren.
Idealisk DC-spänning utan störningar
Applicera en störande DC-spänning med ett medelvärde på noll
Gör 10 mätningar av likströmmen i de två fallen i ovanstående figur, och sedan ett medelvärde för de 10 mätningarna.
Den första skalan till vänster mäts 10 gånger, och avläsningarna är desamma varje gång.På grund av påverkan av AD-kvantiseringsfel är varje avläsning 7V.Efter att 10 mätningar har beräknats är resultatet fortfarande 7V.AD-kvantiseringsfelet är 0,7V och mätfelet är 0,7V.
Den andra skalan till höger har förändrats dramatiskt:
På grund av skillnaden i det positiva och negativa av interferensspänningen och amplituden är AD-kvantiseringsfelet olika vid olika mätpunkter.Under ändringen av AD-kvantiseringsfelet ändras AD-mätresultatet mellan 6V och 7V.Sju av mätningarna var 7V, endast tre var 6V, och medelvärdet av de 10 mätningarna var 6,3V!Felet är 0V!
Faktum är att inget fel är omöjligt, för i den objektiva världen finns det ingen strikt 6,3V!Men det finns verkligen:
I fallet med ingen störning, eftersom varje mätresultat är detsamma, efter att ha tagit i genomsnitt 10 mätningar, förblir felet oförändrat!
När det finns en lämplig mängd störningar, efter att medelvärdet av 10 mätningar har beräknats, minskas AD-kvantiseringsfelet med en storleksordning!Upplösningen har förbättrats med en storleksordning!Mätnoggrannheten är också förbättrad med en storleksordning!
Nyckelfrågorna är:
Är det samma när den uppmätta spänningen är andra värden?
Läsare kanske vill följa överenskommelsen om störningar i det andra avsnittet, uttrycka störningen med en serie numeriska värden, lägga interferensen över den uppmätta spänningen och sedan beräkna mätresultaten för varje punkt enligt bärprincipen för AD-omvandlaren , och beräkna sedan medelvärdet för verifiering, så länge som interferensamplituden kan få avläsningen efter AD-kvantisering att ändras, och samplingsfrekvensen är tillräckligt hög (förändringar i interferensamplituden har en övergångsprocess, snarare än två värden på positiva och negativa ), och noggrannheten måste förbättras!
Det kan bevisas att så länge som den uppmätta spänningen inte är exakt ett heltal (det finns inte i den objektiva världen), kommer det att finnas AD-kvantiseringsfel, oavsett hur stort AD-kvantiseringsfelet är, så länge som amplituden på störningen är större än AD-kvantiseringsfelet eller större än den lägsta upplösningen för AD, kommer det att göra att mätresultatet ändras mellan två angränsande värden.Eftersom interferensen är positiv och negativ symmetrisk, är storleken och sannolikheten för minskning och ökning lika.Därför, när det faktiska värdet är närmare vilket värde, är sannolikheten för vilket värde som kommer att visas större, och det kommer att vara nära vilket värde efter medelvärdesbildning.
Det vill säga: medelvärdet för flera mätningar (störmedelvärdet är noll) måste vara närmare mätresultatet utan störningar, det vill säga att använda AC-störningssignalen med ett medelvärde på noll och medelvärde av flera mätningar kan minska motsvarande AD Quantize fel, förbättra AD-mätupplösningen och förbättra mätnoggrannheten!
Posttid: 2023-jul-13
