مقدمه
آب می تواند شمع روشن کند، آیا درست است؟درسته!
آیا این درست است که مارها از رئالگار می ترسند؟دروغ است!
آنچه که امروز در مورد آن بحث خواهیم کرد این است:
تداخل می تواند دقت اندازه گیری را بهبود بخشد، آیا این درست است؟
در شرایط عادی، تداخل دشمن طبیعی اندازه گیری است.تداخل باعث کاهش دقت اندازه گیری می شود.در موارد شدید، اندازه گیری به طور معمول انجام نمی شود.از این منظر، تداخل می تواند دقت اندازه گیری را بهبود بخشد، که نادرست است!
با این حال، آیا همیشه اینطور است؟آیا موقعیتی وجود دارد که تداخل دقت اندازه گیری را کاهش ندهد، بلکه آن را بهبود بخشد؟
پاسخ بله است!
2. توافقنامه مداخله
در ترکیب با وضعیت واقعی، ما توافق زیر را در مورد تداخل انجام می دهیم:
- تداخل شامل اجزای DC نیست.در اندازه گیری واقعی، تداخل عمدتاً تداخل AC است و این فرض منطقی است.
- در مقایسه با ولتاژ DC اندازه گیری شده، دامنه تداخل نسبتاً کوچک است.این با وضعیت واقعی مطابقت دارد.
- تداخل یک سیگنال دوره ای است یا مقدار میانگین در یک دوره زمانی ثابت صفر است.این نکته لزوماً در اندازه گیری واقعی صادق نیست.با این حال، از آنجایی که تداخل به طور کلی یک سیگنال AC با فرکانس بالاتر است، برای اکثر تداخل ها، قرارداد میانگین صفر برای مدت زمان طولانی تری منطقی است.
3. دقت اندازه گیری تحت تداخل
اکثر ابزارهای اندازه گیری و کنتورهای الکتریکی در حال حاضر از مبدل های AD استفاده می کنند و دقت اندازه گیری آنها ارتباط نزدیکی با وضوح مبدل AD دارد.به طور کلی، مبدل های AD با وضوح بالاتر، دقت اندازه گیری بالاتری دارند.
با این حال، وضوح AD همیشه محدود است.با فرض اینکه وضوح AD 3 بیت و بالاترین ولتاژ اندازه گیری 8 ولت است، مبدل AD معادل مقیاسی است که به 8 بخش تقسیم می شود که هر تقسیم 1 ولت است.1 ولت است.نتیجه اندازه گیری این AD همیشه یک عدد صحیح است و قسمت اعشاری همیشه حمل یا دور انداخته می شود که در این مقاله فرض می شود.حمل یا دور انداختن باعث خطاهای اندازه گیری می شود.به عنوان مثال، 6.3 ولت بیشتر از 6 ولت و کمتر از 7 ولت است.نتیجه اندازه گیری AD 7 ولت است و خطای 0.7 ولت وجود دارد.ما این خطا را خطای کوانتیزاسیون AD می نامیم.
برای راحتی تجزیه و تحلیل، فرض می کنیم که مقیاس (مبدل AD) به جز خطای کوانتیزاسیون AD هیچ خطای اندازه گیری دیگری ندارد.
اکنون از چنین دو مقیاس یکسان برای اندازه گیری دو ولتاژ DC نشان داده شده در شکل 1 بدون تداخل (وضعیت ایده آل) و با تداخل استفاده می کنیم.
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، ولتاژ DC اندازه گیری شده واقعی 6.3 ولت است و ولتاژ DC در شکل سمت چپ هیچ تداخلی ندارد و مقدار آن ثابت است.شکل سمت راست جریان مستقیم مختل شده توسط جریان متناوب را نشان می دهد و نوسان خاصی در مقدار وجود دارد.ولتاژ DC در نمودار سمت راست با ولتاژ DC در نمودار سمت چپ پس از حذف سیگنال تداخل برابر است.مربع قرمز در شکل نشان دهنده نتیجه تبدیل مبدل AD است.
ولتاژ DC ایده آل بدون تداخل
یک ولتاژ DC تداخلی با مقدار متوسط صفر اعمال کنید
10 اندازه گیری جریان مستقیم را در دو حالت شکل بالا انجام دهید و سپس 10 اندازه گیری را میانگین بگیرید.
اولین مقیاس سمت چپ 10 بار اندازه گیری می شود و هر بار خوانش ها یکسان است.با توجه به تأثیر خطای کوانتیزاسیون AD، هر قرائت 7 ولت است.پس از میانگین گیری 10 اندازه گیری، نتیجه هنوز 7 ولت است.خطای کوانتیزاسیون AD 0.7 ولت و خطای اندازه گیری 0.7 ولت است.
مقیاس دوم در سمت راست به طرز چشمگیری تغییر کرده است:
با توجه به تفاوت مثبت و منفی ولتاژ تداخل و دامنه، خطای کوانتیزاسیون AD در نقاط مختلف اندازه گیری متفاوت است.تحت تغییر خطای کوانتیزاسیون AD، نتیجه اندازه گیری AD بین 6 و 7 ولت تغییر می کند.هفت مورد از اندازه گیری ها 7 ولت، تنها سه مورد 6 ولت و میانگین 10 اندازه گیری 6.3 ولت بود!خطا 0 ولت است!
در واقع هیچ خطایی غیرممکن نیست، زیرا در دنیای عینی، 6.3 ولت سختگیرانه وجود ندارد!با این حال، در واقع وجود دارد:
در صورت عدم تداخل، از آنجایی که هر نتیجه اندازه گیری یکسان است، پس از میانگین 10 اندازه گیری، خطا بدون تغییر باقی می ماند!
وقتی مقدار مناسبی از تداخل وجود داشته باشد، پس از میانگین گیری 10 اندازه گیری، خطای کوانتیزاسیون AD با یک مرتبه کاهش می یابد!وضوح با یک مرتبه قدر بهبود یافته است!دقت اندازه گیری نیز با یک مرتبه قدر بهبود یافته است!
سوالات کلیدی عبارتند از:
آیا زمانی که ولتاژ اندازه گیری شده مقادیر دیگری باشد، همینطور است؟
خوانندگان ممکن است بخواهند توافق مربوط به تداخل را در بخش دوم دنبال کنند، تداخل را با یک سری مقادیر عددی بیان کنند، تداخل را روی ولتاژ اندازه‌گیری شده قرار دهند، و سپس نتایج اندازه‌گیری هر نقطه را بر اساس اصل حمل مبدل AD محاسبه کنند. و سپس مقدار متوسط را برای تأیید محاسبه کنید، تا زمانی که دامنه تداخل می تواند باعث شود که قرائت پس از کوانتیزه کردن AD تغییر کند، و فرکانس نمونه برداری به اندازه کافی بالا باشد (تغییرات دامنه تداخل یک فرآیند انتقال دارد، نه دو مقدار مثبت و منفی ، و دقت باید بهبود یابد!
می توان ثابت کرد که تا زمانی که ولتاژ اندازه گیری شده دقیقاً یک عدد صحیح نباشد (در دنیای عینی وجود ندارد) خطای کوانتیزاسیون AD وجود خواهد داشت، مهم نیست که خطای کوانتیزاسیون AD چقدر بزرگ باشد، تا زمانی که دامنه تداخل بیشتر از خطای کوانتیزاسیون AD یا بیشتر از حداقل وضوح AD است، باعث می شود نتیجه اندازه گیری بین دو مقدار مجاور تغییر کند.از آنجایی که تداخل متقارن مثبت و منفی است، بزرگی و احتمال کاهش و افزایش برابر است.بنابراین وقتی مقدار واقعی به کدام مقدار نزدیکتر باشد، احتمال اینکه کدام مقدار ظاهر شود بیشتر است و پس از میانگین گیری به کدام مقدار نزدیک می شود.
یعنی: مقدار میانگین چندین اندازه گیری (مقدار متوسط تداخل صفر است) باید به نتیجه اندازه گیری بدون تداخل نزدیکتر باشد، یعنی استفاده از سیگنال تداخل AC با مقدار میانگین صفر و میانگین اندازه گیری های متعدد می تواند معادل AD Quantize را کاهش دهد. خطاها، بهبود وضوح اندازه گیری AD، و بهبود دقت اندازه گیری!
زمان ارسال: ژوئیه-13-2023
