I. Introdução
A água pode acender velas, é verdade?É verdade!
É verdade que as cobras têm medo de realgar?Isto é falso!
O que vamos discutir hoje é:
A interferência pode melhorar a precisão da medição, é verdade?
Em circunstâncias normais, a interferência é o inimigo natural da medição.A interferência reduzirá a precisão da medição.Em casos graves, a medição não será realizada normalmente.Nesta perspectiva, a interferência pode melhorar a precisão da medição, o que é falso!
No entanto, será sempre assim?Existe uma situação em que a interferência não reduz a precisão da medição, mas a melhora?
A resposta é sim!
2. Acordo de Interferência
Combinado com a situação real, fazemos o seguinte acordo sobre a interferência:
- A interferência não contém componentes DC.Na medição real, a interferência é principalmente interferência CA, e esta suposição é razoável.
- Comparada com a tensão DC medida, a amplitude da interferência é relativamente pequena.Isto está de acordo com a situação real.
- A interferência é um sinal periódico ou o valor médio é zero dentro de um período fixo de tempo.Este ponto não é necessariamente verdadeiro na medição real.Contudo, como a interferência é geralmente um sinal CA de frequência mais alta, para a maioria das interferências, a convenção da média zero é razoável para um período de tempo mais longo.
3. Precisão da medição sob interferência
A maioria dos instrumentos e medidores elétricos agora usam conversores AD, e sua precisão de medição está intimamente relacionada à resolução do conversor AD.De modo geral, os conversores AD com maior resolução apresentam maior precisão de medição.
No entanto, a resolução do AD é sempre limitada.Supondo que a resolução do AD seja de 3 bits e a maior tensão de medição seja de 8V, o conversor AD equivale a uma escala dividida em 8 divisões, cada divisão equivale a 1V.é 1V.O resultado da medição deste AD é sempre um número inteiro, e a parte decimal é sempre transportada ou descartada, o que se presume ser transportado neste artigo.Carregar ou descartar causará erros de medição.Por exemplo, 6,3V é maior que 6V e menor que 7V.O resultado da medição AD é 7V e há um erro de 0,7V.Chamamos esse erro de erro de quantização AD.
Para conveniência da análise, assumimos que a escala (conversor AD) não possui outros erros de medição, exceto o erro de quantização AD.
Agora, usamos essas duas escalas idênticas para medir as duas tensões CC mostradas na Figura 1 sem interferência (situação ideal) e com interferência.
Conforme mostrado na Figura 1, a tensão CC real medida é de 6,3 V, e a tensão CC na figura à esquerda não tem nenhuma interferência e é um valor constante em valor.A figura à direita mostra a corrente contínua perturbada pela corrente alternada, e há uma certa flutuação no valor.A tensão CC no diagrama da direita é igual à tensão CC no diagrama da esquerda após a eliminação do sinal de interferência.O quadrado vermelho na figura representa o resultado da conversão do conversor AD.
Tensão DC ideal sem interferência
Aplique uma tensão CC interferente com um valor médio de zero
Faça 10 medições de corrente contínua nos dois casos da figura acima e, em seguida, calcule a média das 10 medições.
A primeira escala à esquerda é medida 10 vezes e as leituras são iguais todas as vezes.Devido à influência do erro de quantização AD, cada leitura é de 7V.Após a média de 10 medições, o resultado ainda é 7V.O erro de quantização AD é de 0,7V e o erro de medição é de 0,7V.
A segunda escala à direita mudou drasticamente:
Devido à diferença no positivo e negativo da tensão de interferência e da amplitude, o erro de quantização AD é diferente em diferentes pontos de medição.Sob a alteração do erro de quantização AD, o resultado da medição AD muda entre 6V e 7V.Sete das medições foram de 7V, apenas três foram de 6V e a média das 10 medições foi de 6,3V!O erro é 0V!
Na verdade, nenhum erro é impossível, porque no mundo objetivo não existe 6,3V estrito!No entanto, existem de fato:
No caso de não haver interferência, como cada resultado de medição é o mesmo, após uma média de 10 medições, o erro permanece inalterado!
Quando há uma quantidade apropriada de interferência, após a média de 10 medições, o erro de quantização AD é reduzido em uma ordem de grandeza!A resolução foi melhorada em uma ordem de magnitude!A precisão da medição também é melhorada em uma ordem de magnitude!
As principais questões são:
É o mesmo quando a tensão medida é de outros valores?
Os leitores podem desejar seguir o acordo sobre interferência na segunda seção, expressar a interferência com uma série de valores numéricos, sobrepor a interferência à tensão medida e, em seguida, calcular os resultados da medição de cada ponto de acordo com o princípio de transporte do conversor AD. e, em seguida, calcule o valor médio para verificação, desde que a amplitude de interferência possa fazer com que a leitura após a quantização do AD mude, e a frequência de amostragem seja alta o suficiente (as mudanças na amplitude de interferência têm um processo de transição, em vez de dois valores de positivo e negativo ), e a precisão deve ser melhorada!
Pode-se provar que enquanto a tensão medida não for exatamente um número inteiro (não existe no mundo objetivo), haverá erro de quantização AD, não importa quão grande seja o erro de quantização AD, desde que a amplitude de a interferência for maior que o erro de quantização AD ou maior que a resolução mínima de AD, fará com que o resultado da medição mude entre dois valores adjacentes.Como a interferência é simétrica positiva e negativa, a magnitude e a probabilidade de diminuição e aumento são iguais.Portanto, quando o valor real está mais próximo de qual valor, a probabilidade de qual valor aparecerá é maior, e estará próximo de qual valor após a média.
Ou seja: o valor médio de múltiplas medições (o valor médio da interferência é zero) deve estar mais próximo do resultado da medição sem interferência, ou seja, usar o sinal de interferência AC com valor médio zero e calcular a média de múltiplas medições pode reduzir o AD Quantize equivalente erros, melhore a resolução da medição AD e melhore a precisão da medição!
Horário da postagem: 13 de julho de 2023
