I. Pengenalan
Air Boleh Menyalakan Lilin, Betulkah?Memang Benar!
Betul ke ular takut realgar?Ia adalah palsu!
Apa yang akan kita bincangkan hari ini ialah:
Gangguan boleh meningkatkan ketepatan pengukuran, adakah ia benar?
Dalam keadaan biasa, gangguan adalah musuh semulajadi pengukuran.Gangguan akan mengurangkan ketepatan pengukuran.Dalam kes yang teruk, pengukuran tidak akan dijalankan seperti biasa.Daripada perspektif ini, gangguan boleh meningkatkan ketepatan pengukuran, yang salah!
Namun, adakah ini selalu berlaku?Adakah terdapat situasi di mana gangguan tidak mengurangkan ketepatan pengukuran, sebaliknya meningkatkannya?
Jawapannya ya!
2. Perjanjian Gangguan
Digabungkan dengan keadaan sebenar, kami membuat perjanjian berikut mengenai gangguan:
- Gangguan tidak mengandungi komponen DC.Dalam pengukuran sebenar, gangguan adalah terutamanya gangguan AC, dan andaian ini adalah munasabah.
- Berbanding dengan voltan DC yang diukur, amplitud gangguan adalah agak kecil.Ini bersesuaian dengan keadaan sebenar.
- Gangguan ialah isyarat berkala, atau nilai min ialah sifar dalam tempoh masa yang tetap.Perkara ini tidak semestinya benar dalam pengukuran sebenar.Walau bagaimanapun, oleh kerana gangguan pada umumnya adalah isyarat AC frekuensi yang lebih tinggi, bagi kebanyakan gangguan, konvensyen min sifar adalah munasabah untuk tempoh masa yang lebih lama.
3. Ketepatan pengukuran di bawah gangguan
Kebanyakan instrumen dan meter pengukur elektrik kini menggunakan penukar AD, dan ketepatan pengukurannya berkait rapat dengan resolusi penukar AD.Secara umumnya, penukar AD dengan resolusi yang lebih tinggi mempunyai ketepatan pengukuran yang lebih tinggi.
Walau bagaimanapun, resolusi AD sentiasa terhad.Dengan mengandaikan bahawa resolusi AD ialah 3 bit dan voltan pengukuran tertinggi ialah 8V, penukar AD adalah bersamaan dengan skala yang dibahagikan kepada 8 bahagian, setiap bahagian ialah 1V.ialah 1V.Hasil pengukuran AD ini sentiasa integer, dan bahagian perpuluhan sentiasa dibawa atau dibuang, yang diandaikan dibawa dalam kertas ini.Membawa atau membuang akan menyebabkan ralat pengukuran.Contohnya, 6.3V lebih besar daripada 6V dan kurang daripada 7V.Keputusan pengukuran AD ialah 7V, dan terdapat ralat 0.7V.Kami memanggil ralat ini ralat kuantisasi AD.
Untuk kemudahan analisis, kami menganggap bahawa skala (penukar AD) tidak mempunyai ralat pengukuran lain kecuali ralat pengkuantitian AD.
Sekarang, kami menggunakan dua skala yang sama untuk mengukur dua voltan DC yang ditunjukkan dalam Rajah 1 tanpa gangguan (keadaan ideal) dan dengan gangguan.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, voltan DC yang diukur sebenar ialah 6.3V, dan voltan DC dalam rajah kiri tidak mempunyai sebarang gangguan, dan ia adalah nilai tetap dalam nilai.Rajah di sebelah kanan menunjukkan arus terus terganggu oleh arus ulang alik, dan terdapat turun naik tertentu dalam nilai.Voltan DC dalam rajah kanan adalah sama dengan voltan DC dalam rajah kiri selepas menghapuskan isyarat gangguan.Petak merah dalam rajah mewakili hasil penukaran penukar AD.
Voltan DC yang ideal tanpa gangguan
Gunakan voltan DC yang mengganggu dengan nilai min sifar
Buat 10 ukuran arus terus dalam dua kes dalam rajah di atas, dan kemudian purata 10 ukuran.
Skala pertama di sebelah kiri diukur 10 kali, dan bacaan adalah sama setiap kali.Disebabkan oleh pengaruh ralat pengkuantitian AD, setiap bacaan ialah 7V.Selepas 10 ukuran dipuratakan, hasilnya masih 7V.Ralat kuantisasi AD ialah 0.7V, dan ralat pengukuran ialah 0.7V.
Skala kedua di sebelah kanan telah berubah secara dramatik:
Disebabkan perbezaan dalam positif dan negatif voltan gangguan dan amplitud, ralat pengkuantitian AD adalah berbeza pada titik pengukuran yang berbeza.Di bawah perubahan ralat pengkuantitian AD, keputusan pengukuran AD berubah antara 6V dan 7V.Tujuh daripada ukuran adalah 7V, hanya tiga adalah 6V, dan purata 10 ukuran ialah 6.3V!Ralatnya ialah 0V!
Malah, tiada kesilapan yang mustahil, kerana dalam dunia objektif, tidak ada 6.3V yang ketat!Walau bagaimanapun, memang ada:
Sekiranya tiada gangguan, kerana setiap hasil pengukuran adalah sama, selepas purata 10 ukuran, ralat kekal tidak berubah!
Apabila terdapat jumlah gangguan yang sesuai, selepas 10 ukuran dipuratakan, ralat pengkuantitian AD dikurangkan dengan susunan magnitud!Resolusi dipertingkatkan dengan susunan magnitud!Ketepatan pengukuran juga dipertingkatkan dengan susunan magnitud!
Soalan utama ialah:
Adakah ia sama apabila voltan yang diukur adalah nilai lain?
Pembaca mungkin ingin mengikuti perjanjian tentang gangguan dalam bahagian kedua, menyatakan gangguan dengan satu siri nilai berangka, menindih gangguan pada voltan yang diukur, dan kemudian mengira hasil pengukuran setiap titik mengikut prinsip bawaan penukar AD , dan kemudian hitung nilai purata untuk pengesahan, selagi amplitud gangguan boleh menyebabkan bacaan selepas kuantisasi AD berubah, dan kekerapan pensampelan cukup tinggi (perubahan amplitud gangguan mempunyai proses peralihan, bukannya dua nilai positif dan negatif ), dan ketepatan mesti dipertingkatkan!
Ia boleh dibuktikan bahawa selagi voltan yang diukur tidak betul-betul integer (ia tidak wujud dalam dunia objektif), akan ada ralat kuantisasi AD, tidak kira berapa besar ralat kuantisasi AD, selagi amplitud gangguan adalah lebih besar daripada ralat pengkuantitian AD atau lebih besar daripada resolusi minimum AD, ia akan menyebabkan keputusan pengukuran berubah antara dua nilai bersebelahan.Oleh kerana gangguan adalah simetri positif dan negatif, magnitud dan kebarangkalian penurunan dan peningkatan adalah sama.Oleh itu, apabila nilai sebenar lebih dekat dengan nilai mana, kebarangkalian nilai mana yang akan muncul adalah lebih besar, dan ia akan hampir dengan nilai mana selepas purata.
Iaitu: nilai min bagi pelbagai ukuran (nilai min gangguan ialah sifar) mestilah lebih dekat dengan hasil pengukuran tanpa gangguan, iaitu, menggunakan isyarat gangguan AC dengan nilai min sifar dan purata berbilang ukuran boleh mengurangkan Kuantiti AD yang setara. ralat, meningkatkan resolusi pengukuran AD dan meningkatkan ketepatan pengukuran!
Masa siaran: Jul-13-2023
