I. Introducción
El agua puede encender velas, ¿es cierto?¡Es cierto!
¿Es cierto que las serpientes le temen al rejalgar?¡Es falso!
Lo que vamos a discutir hoy es:
La interferencia puede mejorar la precisión de las mediciones, ¿es cierto?
En circunstancias normales, las interferencias son el enemigo natural de la medición.La interferencia reducirá la precisión de la medición.En casos severos, la medición no se realizará normalmente.Desde esta perspectiva, la interferencia puede mejorar la precisión de la medición, ¡lo cual es falso!
Sin embargo, ¿es siempre así?¿Existe una situación en la que la interferencia no reduce la precisión de la medición, sino que la mejora?
¡La respuesta es sí!
2. Acuerdo de interferencia
Combinado con la situación real, llegamos al siguiente acuerdo sobre la interferencia:
- La interferencia no contiene componentes de CC.En la medición real, la interferencia es principalmente interferencia de CA y esta suposición es razonable.
- En comparación con el voltaje CC medido, la amplitud de la interferencia es relativamente pequeña.Esto está en consonancia con la situación real.
- La interferencia es una señal periódica, o el valor medio es cero dentro de un período de tiempo fijo.Este punto no es necesariamente cierto en la medición real.Sin embargo, dado que la interferencia es generalmente una señal de CA de mayor frecuencia, para la mayoría de las interferencias, la convención de media cero es razonable para un período de tiempo más largo.
3. Precisión de la medición bajo interferencia
La mayoría de los instrumentos y medidores de medición eléctrica ahora utilizan convertidores AD, y la precisión de su medición está estrechamente relacionada con la resolución del convertidor AD.En términos generales, los convertidores AD con mayor resolución tienen una mayor precisión de medición.
Sin embargo, la resolución de la EA siempre es limitada.Suponiendo que la resolución de AD es de 3 bits y el voltaje de medición más alto es de 8 V, el convertidor AD equivale a una escala dividida en 8 divisiones, cada división es de 1 V.es 1V.El resultado de la medición de este AD es siempre un número entero, y siempre se lleva o descarta la parte decimal, que se supone que se lleva en este documento.Llevarlo o desecharlo provocará errores de medición.Por ejemplo, 6,3 V es mayor que 6 V y menor que 7 V.El resultado de la medición AD es 7 V y hay un error de 0,7 V.A este error lo llamamos error de cuantificación AD.
Para facilitar el análisis, asumimos que la escala (convertidor AD) no tiene otros errores de medición excepto el error de cuantificación AD.
Ahora, usamos dos escalas idénticas para medir los dos voltajes de CC que se muestran en la Figura 1 sin interferencia (situación ideal) y con interferencia.
Como se muestra en la Figura 1, el voltaje de CC real medido es 6,3 V, y el voltaje de CC en la figura de la izquierda no tiene ninguna interferencia y es un valor constante.La figura de la derecha muestra la corriente continua perturbada por la corriente alterna y hay una cierta fluctuación en el valor.El voltaje CC en el diagrama derecho es igual al voltaje CC en el diagrama izquierdo después de eliminar la señal de interferencia.El cuadrado rojo en la figura representa el resultado de la conversión del convertidor AD.
Tensión CC ideal sin interferencias
Aplicar una tensión CC perturbadora con valor medio cero.
Realice 10 mediciones de la corriente continua en los dos casos de la figura anterior y luego promedie las 10 mediciones.
La primera escala de la izquierda se mide 10 veces y las lecturas son las mismas cada vez.Debido a la influencia del error de cuantificación AD, cada lectura es de 7V.Después de promediar 10 mediciones, el resultado sigue siendo 7V.El error de cuantificación AD es de 0,7 V y el error de medición es de 0,7 V.
La segunda escala de la derecha ha cambiado drásticamente:
Debido a la diferencia entre el positivo y el negativo del voltaje de interferencia y la amplitud, el error de cuantificación AD es diferente en diferentes puntos de medición.Bajo el cambio del error de cuantificación de AD, el resultado de la medición de AD cambia entre 6V y 7V.Siete de las mediciones fueron de 7 V, solo tres fueron de 6 V y el promedio de las 10 mediciones fue de 6,3 V.¡El error es 0V!
De hecho, ningún error es imposible, porque en el mundo objetivo, ¡no existen los estrictos 6,3 V!Sin embargo, efectivamente existen:
En caso de que no haya interferencias, dado que el resultado de cada medición es el mismo, después de promediar 10 mediciones, ¡el error permanece sin cambios!
Cuando hay una cantidad adecuada de interferencia, después de promediar 10 mediciones, el error de cuantificación AD se reduce en un orden de magnitud.¡La resolución ha mejorado en un orden de magnitud!¡La precisión de la medición también mejora en un orden de magnitud!
Las preguntas clave son:
¿Es lo mismo cuando el voltaje medido es de otros valores?
Es posible que los lectores deseen seguir el acuerdo sobre interferencia en la segunda sección, expresar la interferencia con una serie de valores numéricos, superponer la interferencia al voltaje medido y luego calcular los resultados de la medición de cada punto de acuerdo con el principio de acarreo del convertidor AD. Y luego calcule el valor promedio para la verificación, siempre que la amplitud de la interferencia pueda hacer que la lectura después de la cuantificación AD cambie y la frecuencia de muestreo sea lo suficientemente alta (los cambios de amplitud de la interferencia tienen un proceso de transición, en lugar de dos valores de positivo y negativo ), ¡y es necesario mejorar la precisión!
Se puede demostrar que mientras el voltaje medido no sea exactamente un número entero (no existe en el mundo objetivo), habrá un error de cuantificación AD, sin importar cuán grande sea el error de cuantificación AD, siempre que la amplitud de la interferencia es mayor que el error de cuantificación de AD o mayor que la resolución mínima de AD, hará que el resultado de la medición cambie entre dos valores adyacentes.Dado que la interferencia es simétrica positiva y negativa, la magnitud y probabilidad de disminución y aumento son iguales.Por lo tanto, cuando el valor real está más cerca de qué valor, la probabilidad de que aparezca qué valor es mayor y estará cerca de qué valor después del promedio.
Es decir: el valor medio de múltiples mediciones (el valor medio de interferencia es cero) debe estar más cerca del resultado de la medición sin interferencia, es decir, usar la señal de interferencia de CA con un valor medio de cero y promediar múltiples mediciones puede reducir la cuantización AD equivalente. errores, mejorar la resolución de medición AD y mejorar la precisión de la medición.
Hora de publicación: 13-jul-2023
