I. Enkonduko
Akvo Povas Bruligi Kandelojn, Ĉu Ĝi Veras? Ĝi Estas Vera!
Ĉu vere, ke serpentoj timas realgaron? Tio estas malvera!
Kion ni diskutos hodiaŭ estas:
Interfero povas plibonigi mezurprecizecon, ĉu tio estas vera?
Sub normalaj cirkonstancoj, interfero estas la natura malamiko de mezurado. Interfero reduktos la mezurprecizecon. En severaj kazoj, mezurado ne estos efektivigita normale. El tiu ĉi perspektivo, interfero povas plibonigi la mezurprecizecon, kio estas malvera!
Tamen, ĉu tio ĉiam estas la kazo? Ĉu ekzistas situacio, kie interfero ne reduktas la mezurprecizecon, sed anstataŭe plibonigas ĝin?
La respondo estas jes!
2. Interkonsento pri Interfero
Kombinite kun la fakta situacio, ni faras la jenan interkonsenton pri la interfero:
- Interfero ne enhavas kontinukurentajn komponantojn. En la efektiva mezurado, la interfero estas ĉefe alterna kurento-interfero, kaj ĉi tiu supozo estas racia.
- Kompare kun la mezurita kontinua tensio, la amplitudo de interfero estas relative malgranda. Tio konformas al la reala situacio.
- Interfero estas perioda signalo, aŭ la mezvaloro estas nulo ene de fiksa tempoperiodo. Ĉi tiu punkto ne nepre veras en fakta mezurado. Tamen, ĉar la interfero estas ĝenerale pli altfrekvenca alterna kurento-signalo, por plej multaj interferoj, la konvencio de nula mezvaloro estas akceptebla por pli longa tempoperiodo.
3. Mezurprecizeco sub interfero
Plej multaj elektraj mezurinstrumentoj kaj metroj nun uzas AD-konvertilojn, kaj ilia mezurprecizeco estas proksime rilata al la rezolucio de la AD-konvertilo. Ĝenerale parolante, AD-konvertiloj kun pli alta rezolucio havas pli altan mezurprecizecon.
Tamen, la distingivo de AD estas ĉiam limigita. Supozante, ke la distingivo de AD estas 3 bitoj kaj la plej alta mezurtensio estas 8V, la AD-konvertilo estas ekvivalenta al skalo dividita en 8 dividojn, ĉiu divido estas 1V. estas 1V. La mezurrezulto de ĉi tiu AD estas ĉiam entjero, kaj la decimala parto ĉiam estas kunportita aŭ forĵetita, kio estas supozata esti kunportita en ĉi tiu artikolo. Kunporti aŭ forĵeti kaŭzos mezurerarojn. Ekzemple, 6.3V estas pli granda ol 6V kaj malpli granda ol 7V. La AD-mezurrezulto estas 7V, kaj estas eraro de 0.7V. Ni nomas ĉi tiun eraron AD-kvantiga eraro.
Por la oportuno de la analizo, ni supozas, ke la skalo (AD-konvertilo) ne havas aliajn mezurerarojn krom la AD-kvantigiga eraro.
Nun, ni uzas tiajn du identajn skalojn por mezuri la du kontinuajn tensiojn montritajn en Figuro 1 sen interfero (ideala situacio) kaj kun interfero.
Kiel montrite en Figuro 1, la efektive mezurita kontinua tensio estas 6.3V, kaj la kontinua tensio en la maldekstra figuro ne havas ian interferon, kaj ĝi estas konstanta valoro. La figuro dekstre montras la kontinuan kurenton ĝenatan de la alterna kurento, kaj ekzistas ia fluktuo en la valoro. La kontinua tensio en la dekstra diagramo egalas al la kontinua tensio en la maldekstra diagramo post forigo de la interfera signalo. La ruĝa kvadrato en la figuro reprezentas la konvertan rezulton de la AD-konvertilo.
Ideala kontinua tensio sen interfero
Apliku interferantan kontinuan tension kun meza valoro de nulo
Faru 10 mezuradojn de la kontinua kurento en la du kazoj en la supra figuro, kaj poste averaĝu la 10 mezuradojn.
La unua skalo maldekstre estas mezurata 10 fojojn, kaj la legaĵoj estas la samaj ĉiufoje. Pro la influo de la AD-kvantiga eraro, ĉiu legaĵo estas 7V. Post averaĝigo de 10 mezuroj, la rezulto estas ankoraŭ 7V. La AD-kvantiga eraro estas 0.7V, kaj la mezureraro estas 0.7V.
La dua skalo dekstre ŝanĝiĝis draste:
Pro la diferenco inter la pozitiva kaj negativa inter la interfera tensio kaj la amplitudo, la AD-kvantiga eraro estas malsama ĉe malsamaj mezurpunktoj. Sub la ŝanĝo de la AD-kvantiga eraro, la AD-mezurrezulto ŝanĝiĝas inter 6V kaj 7V. Sep el la mezuroj estis 7V, nur tri estis 6V, kaj la averaĝo de la 10 mezuroj estis 6.3V! La eraro estas 0V!
Fakte, neniu eraro estas neebla, ĉar en la objektiva mondo, ne ekzistas strikta 6.3V! Tamen, efektive ekzistas:
En kazo de neniu interfero, ĉar ĉiu mezurrezulto estas la sama, post averaĝado de 10 mezuroj, la eraro restas senŝanĝa!
Kiam ekzistas taŭga kvanto da interfero, post averaĝigo de 10 mezuradoj, la AD-kvantiga eraro reduktiĝas je grandordo! La rezolucio pliboniĝas je grandordo! La mezurprecizeco ankaŭ pliboniĝas je grandordo!
La ŝlosilaj demandoj estas:
Ĉu estas same kiam la mezurita tensio estas aliaj valoroj?
Legantoj eble volos sekvi la interkonsenton pri interfero en la dua sekcio, esprimi la interferon per serio de nombraj valoroj, supermeti la interferon sur la mezuritan tension, kaj poste kalkuli la mezurrezultojn de ĉiu punkto laŭ la principo de portado de la AD-konvertilo, kaj poste kalkuli la averaĝan valoron por konfirmo, kondiĉe ke la interfera amplitudo povas kaŭzi ŝanĝon en la legaĵo post AD-kvantigado, kaj la specimeniga frekvenco estas sufiĉe alta (ŝanĝoj de interfera amplitudo havas transiran procezon, anstataŭ du valoroj de pozitiva kaj negativa), kaj la precizeco devas esti plibonigita!
Oni povas pruvi, ke kondiĉe ke la mezurita tensio ne estas precize entjero (ĝi ne ekzistas en la objektiva mondo), estos AD-kvantiga eraro, negrave kiom granda estas la AD-kvantiga eraro, kondiĉe ke la amplitudo de la interfero estas pli granda ol la AD-kvantiga eraro aŭ pli granda ol la minimuma distingivo de AD, ĝi kaŭzos ŝanĝon de la mezurrezulto inter du apudaj valoroj. Ĉar la interfero estas pozitive kaj negative simetria, la grandeco kaj probableco de malpliiĝo kaj pliiĝo estas egalaj. Tial, kiam la efektiva valoro estas pli proksima al kiu valoro, la probableco de kiu valoro aperos estas pli granda, kaj ĝi estos proksima al kiu valoro post averaĝado.
Tio estas: la mezvaloro de pluraj mezuradoj (interfera mezvaloro estas nulo) devas esti pli proksima al la mezurrezulto sen interfero, tio estas, uzi la AC-interferan signalon kun mezvaloro de nulo kaj averaĝi plurajn mezuradojn povas redukti la ekvivalentajn AD-kvantigajn erarojn, plibonigi AD-mezurrezolucion kaj plibonigi mezurprecizecon!
Afiŝtempo: 13-a de Julio, 2023
