I. 소개
물이 촛불을 밝힐 수 있다는 것이 사실인가요?사실이에요!
뱀이 리얼가를 무서워한다는 것이 사실인가요?그것은 거짓이다!
오늘 우리가 논의할 내용은 다음과 같습니다.
간섭으로 인해 측정 정확도가 향상될 수 있습니다. 사실입니까?
일반적인 상황에서 간섭은 측정의 천적입니다.간섭으로 인해 측정 정확도가 저하됩니다.심한 경우 측정이 정상적으로 이루어지지 않습니다.이러한 관점에서 간섭은 측정 정확도를 향상시킬 수 있지만 이는 거짓입니다!
그러나 이것이 항상 사실입니까?간섭으로 인해 측정 정확도가 저하되지 않고 오히려 향상되는 상황이 있습니까?
대답은 그렇습니다!
2. 방해 합의
실제 상황과 결합하여 우리는 간섭에 대해 다음과 같이 합의합니다.
- 간섭에는 DC 구성 요소가 포함되어 있지 않습니다.실제 측정에서 간섭은 주로 AC 간섭이며 이러한 가정은 합리적입니다.
- 측정된 DC 전압과 비교하여 간섭의 진폭은 상대적으로 작습니다.이는 실제 상황과 일치합니다.
- 간섭은 주기적인 신호이거나 고정된 시간 내에 평균값이 0입니다.이 점이 실제 측정에서는 반드시 맞는 것은 아닙니다.그러나 간섭은 일반적으로 더 높은 주파수의 AC 신호이기 때문에 대부분의 간섭에 대해 평균 0의 규칙은 장기간에 걸쳐 합리적입니다.
3. 간섭 하에서의 측정 정확도
현재 대부분의 전기 측정 장비 및 미터는 AD 변환기를 사용하며 측정 정확도는 AD 변환기의 분해능과 밀접한 관련이 있습니다.일반적으로 말하면, 해상도가 높은 AD 변환기는 측정 정확도가 더 높습니다.
그러나 AD의 해상도는 항상 제한됩니다.AD의 분해능이 3비트이고 최고 측정 전압이 8V라고 가정하면, AD 변환기는 8개 구간으로 나누어진 스케일과 동일하며 각 구간은 1V입니다.1V입니다.본 AD의 측정 결과는 항상 정수이고, 소수 부분은 항상 지니거나 폐기하는데, 본 논문에서는 이를 지니는 것으로 가정한다.휴대하거나 폐기하면 측정 오류가 발생할 수 있습니다.예를 들어 6.3V는 6V보다 크고 7V보다 작습니다.AD 측정 결과는 7V 이고, 0.7V 의 오차가 있습니다.우리는 이 오류를 AD 양자화 오류라고 부릅니다.
분석의 편의를 위해 스케일(AD 변환기)에는 AD 양자화 오류 외에 다른 측정 오류가 없다고 가정합니다.
이제 우리는 두 개의 동일한 척도를 사용하여 그림 1에 표시된 두 개의 DC 전압을 간섭 없이(이상적인 상황) 및 간섭 없이 측정합니다.
그림 1과 같이 실제 측정된 DC 전압은 6.3V이며, 왼쪽 그림의 DC 전압은 간섭이 없으며 값이 일정한 값이다.오른쪽 그림은 교류에 의해 교란되는 직류를 보여주며, 그 값에는 일정한 변동이 있습니다.오른쪽 다이어그램의 DC 전압은 간섭 신호를 제거한 후 왼쪽 다이어그램의 DC 전압과 같습니다.그림의 빨간색 사각형은 AD 변환기의 변환 결과를 나타냅니다.
간섭이 없는 이상적인 DC 전압
평균값이 0인 간섭 DC 전압을 적용합니다.
위 그림의 두 가지 경우에 대해 직류를 10회 측정한 후 10회 측정의 평균을 냅니다.
왼쪽의 첫 번째 눈금은 10번 측정되었으며 매번 판독값이 동일합니다.AD 양자화 오류의 영향으로 인해 각 판독값은 7V입니다.10회 측정을 평균한 후에도 결과는 여전히 7V입니다.AD 양자화 오류는 0.7V이고 측정 오류는 0.7V입니다.
오른쪽의 두 번째 척도가 크게 변경되었습니다.
간섭 전압과 진폭의 양수와 음수의 차이로 인해 AD 양자화 오류는 측정 지점마다 다릅니다.AD 양자화 오류의 변화에 따라 AD 측정 결과는 6V와 7V 사이에서 변경됩니다.측정값 중 7개는 7V였고, 3개만 6V였으며, 10개 측정값의 평균은 6.3V였습니다!오류는 0V입니다!
사실, 객관적인 세계에서는 엄격한 6.3V가 없기 때문에 불가능한 오류는 없습니다!그러나 실제로 다음이 있습니다.
간섭이 없는 경우 각 측정 결과가 동일하므로 10회 측정을 평균한 후에도 오류는 변경되지 않습니다!
적절한 양의 간섭이 있는 경우 10번의 측정값을 평균화한 후 AD 양자화 오류가 10배 감소합니다!해상도가 10배 향상되었습니다!측정 정확도도 10배 향상되었습니다!
주요 질문은 다음과 같습니다.
측정전압이 다른 값일 때도 마찬가지인가요?
독자는 두 번째 섹션의 간섭에 대한 합의를 따르고 일련의 수치로 간섭을 표현하고 측정된 전압에 간섭을 중첩한 다음 AD 변환기의 캐리 원리에 따라 각 지점의 측정 결과를 계산할 수 있습니다. 그런 다음 간섭 진폭으로 인해 AD 양자화 후 판독값이 변경될 수 있고 샘플링 주파수가 충분히 높으면 검증을 위한 평균 값을 계산합니다(간섭 진폭 변경에는 양수와 음수의 두 값이 아닌 전환 프로세스가 있음). ), 정확도를 개선해야 합니다!
측정된 전압이 정확히 정수가 아닌 한(객관적인 세계에는 존재하지 않음), AD 양자화 오류가 아무리 크더라도 진폭이 일정하다면 AD 양자화 오류가 있음을 증명할 수 있습니다. 간섭이 AD 양자화 오류보다 크거나 AD의 최소 분해능보다 크면 측정 결과가 인접한 두 값 사이에서 변경됩니다.간섭은 양의 대칭과 음의 대칭이므로 감소 및 증가의 크기와 확률은 동일합니다.따라서 실제 값이 어느 값에 가까울수록 어떤 값이 나타날 확률이 커지며, 평균화한 후에는 어느 값에 가까울 것입니다.
즉, 여러 측정값의 평균값(간섭 평균값은 0임)은 간섭이 없는 측정 결과에 더 가까워야 합니다. 즉, 평균값이 0인 AC 간섭 신호를 사용하고 여러 측정값을 평균화하면 등가 AD Quantize를 줄일 수 있습니다. 오류, AD 측정 해상도 향상 및 측정 정확도 향상!
게시 시간: 2023년 7월 13일
