I. Уводзіны
Вада можа запальваць свечкі, гэта праўда?Гэта праўда!
Ці праўда, што змеі баяцца рэальгара?Гэта ілжыва!
Сёння мы абмяркуем:
Перашкоды могуць павысіць дакладнасць вымярэнняў, гэта праўда?
У звычайных абставінах перашкоды з'яўляюцца натуральным ворагам вымярэнняў.Перашкоды знізяць дакладнасць вымярэнняў.У цяжкіх выпадках вымярэнне не будзе праводзіцца нармальна.З гэтага пункту гледжання, перашкоды могуць палепшыць дакладнасць вымярэнняў, што з'яўляецца ілжывым!
Аднак ці заўсёды гэта так?Ці існуе сітуацыя, калі перашкоды не зніжаюць дакладнасць вымярэнняў, а паляпшаюць яе?
Адказ так!
2. Пагадненне аб умяшанні
У спалучэнні з рэальнай сітуацыяй мы робім наступнае пагадненне аб умяшанні:
- Перашкоды не ўтрымліваюць кампанентаў пастаяннага току.Пры рэальным вымярэнні перашкоды складаюцца ў асноўным з пераменнага току, і гэта здагадка разумна.
- У параўнанні з вымераным напругай пастаяннага току амплітуда перашкод адносна невялікая.Гэта адпавядае рэальнай сітуацыі.
- Перашкода - гэта перыядычны сігнал або сярэдняе значэнне роўнае нулю на працягу фіксаванага перыяду часу.Гэты пункт не абавязкова адпавядае рэчаіснасці пры рэальным вымярэнні.Аднак, паколькі перашкоды, як правіла, з'яўляюцца сігналам пераменнага току з большай частатой, для большасці перашкод мэтазгодна выкарыстоўваць нулявое сярэдняе на працягу больш доўгага перыяду часу.
3. Дакладнасць вымярэнняў ва ўмовах перашкод
У большасці электрычных вымяральных прыбораў і лічыльнікаў цяпер выкарыстоўваюцца АЦП, і іх дакладнасць вымярэнняў цесна звязана з дазволам АЦП.Наогул кажучы, AD пераўтваральнікі з больш высокім дазволам маюць больш высокую дакладнасць вымярэнняў.
Аднак дазвол AD заўсёды абмежавана.Калі выказаць здагадку, што раздзяляльнасць AD роўная 3 бітам і самае высокае напружанне вымярэння роўнае 8 В, то AD пераўтваральнік эквівалентны шкале, падзеленай на 8 дзяленняў, кожнае дзяленне роўнае 1 В.складае 1В.Вынік вымярэння гэтага AD заўсёды з'яўляецца цэлым лікам, і дзесятковая частка заўсёды пераносіцца або адкідаецца, што мяркуецца, што яна будзе перанесена ў гэтай працы.Пераноска або выкідванне прывядзе да памылак вымярэнняў.Напрыклад, 6,3 В больш за 6 В і менш за 7 В.Вынік вымярэння AD складае 7 В, а хібнасць складае 0,7 В.Мы называем гэтую памылку памылкай квантавання AD.
Для зручнасці аналізу будзем лічыць, што шкала (AD пераўтваральнік) не мае іншых памылак вымярэння, акрамя памылкі квантавання AD.
Цяпер мы выкарыстоўваем такія дзве аднолькавыя шкалы для вымярэння двух напружанняў пастаяннага току, паказаных на малюнку 1, без перашкод (ідэальная сітуацыя) і з перашкодамі.
Як паказана на малюнку 1, фактычнае вымеранае напружанне пастаяннага току складае 6,3 В, а напружанне пастаяннага току на малюнку злева не стварае перашкод, і гэта пастаяннае значэнне.На малюнку справа паказаны пастаянны ток, узрушаны пераменным токам, і ёсць пэўныя ваганні значэння.Напружанне пастаяннага току на дыяграме справа роўна напружанню пастаяннага току на дыяграме злева пасля ліквідацыі сігналу перашкоды.Чырвоны квадрат на малюнку паказвае вынік пераўтварэння AD-канвэртара.
Ідэальнае напружанне пастаяннага току без перашкод
Падайце пастаяннае напружанне, якое стварае перашкоды, з сярэднім значэннем нуля
Выканайце 10 вымярэнняў пастаяннага току ў двух выпадках, паказаных на малюнку вышэй, а затым асерадняйце 10 вымярэнняў.
Першая шкала злева вымяраецца 10 разоў, і паказанні кожны раз аднолькавыя.З-за ўплыву памылкі квантавання AD кожнае паказанне складае 7 В.Пасля 10 вымярэнняў асераднёны вынік усё роўна 7В.Памылка квантавання AD складае 0,7 В, а памылка вымярэння - 0,7 В.
Другая шкала справа рэзка змянілася:
З-за розніцы ў станоўчым і адмоўным напружанні перашкод і амплітудзе памылка квантавання AD адрозніваецца ў розных кропках вымярэння.Пры змене памылкі квантавання AD вынік вымярэння AD змяняецца паміж 6В і 7В.Сем вымярэнняў складалі 7 В, толькі тры - 6 В, а сярэдняе з 10 вымярэнняў было 6,3 В!Памылка 0В!
На самай справе ніякая памылка немагчымая, таму што ў аб'ектыўным свеце не існуе строгіх 6,3 В!Аднак сапраўды ёсць:
У выпадку адсутнасці перашкод, паколькі кожны вынік вымярэння аднолькавы, пасля асераднення 10 вымярэнняў хібнасць застаецца нязменнай!
Калі ёсць адпаведная колькасць перашкод, пасля асераднення 10 вымярэнняў памылка квантавання AD памяншаецца на парадак!Разрозненне палепшана на парадак!Дакладнасць вымярэння таксама павышаецца на парадак!
Ключавыя пытанні:
Ці тое ж самае, калі вымеранае напружанне мае іншыя значэнні?
Чытачы могуць пажадаць прытрымлівацца пагаднення аб перашкодах у другім раздзеле, выказаць перашкоды шэрагам лікавых значэнняў, накласці перашкоды на вымеранае напружанне, а затым разлічыць вынікі вымярэнняў кожнай кропкі ў адпаведнасці з прынцыпам пераносу AD пераўтваральніка. , а затым вылічыць сярэдняе значэнне для праверкі, пакуль амплітуда перашкод можа выклікаць змяненне паказанняў пасля квантавання AD, а частата дыскрэтызацыі дастаткова высокая (змены амплітуды перашкод маюць пераходны працэс, а не два значэнні: станоўчае і адмоўнае ), і дакладнасць павінна быць палепшана!
Можна даказаць, што пакуль вымеранае напружанне не з'яўляецца цалкам цэлым лікам (яно не існуе ў аб'ектыўным свеце), будзе існаваць памылка квантавання AD, незалежна ад таго, наколькі вялікая памылка квантавання AD, пакуль амплітуда перашкоды большыя за памылку квантавання AD або большыя за мінімальнае раздзяленне AD, гэта прывядзе да змены выніку вымярэння паміж двума суседнімі значэннямі.Паколькі інтэрферэнцыя з'яўляецца станоўчай і адмоўнай сіметрыяй, велічыня і верагоднасць памяншэння і павелічэння роўныя.Такім чынам, калі фактычнае значэнне бліжэй да якога значэння, верагоднасць таго, якое значэнне з'явіцца, большая, і яно будзе блізкім да якога значэння пасля асераднення.
Гэта значыць: сярэдняе значэнне некалькіх вымярэнняў (сярэдняе значэнне перашкод роўна нулю) павінна быць бліжэй да выніку вымярэння без перашкод, гэта значыць выкарыстанне сігналу перашкод пераменнага току з сярэднім значэннем нуля і асерадненне некалькіх вымярэнняў можа паменшыць эквівалентнае квантаванне AD. памылак, палепшыць дазвол вымярэння AD і павысіць дакладнасць вымярэння!
Час публікацыі: 13 ліпеня 2023 г
