I. Кіріспе
Су шамдарды жаға алады, бұл рас па? Бұл рас!
Жыландар шынайы жыландардан қорқады деген рас па? Бұл жалған!
Бүгін біз талқылайтын нәрсе:
Интерференция өлшеу дәлдігін жақсарта алады, бұл рас па?
Қалыпты жағдайларда кедергі өлшеудің табиғи жауы болып табылады. Кедергі өлшеу дәлдігін төмендетеді. Ауыр жағдайларда өлшеу қалыпты түрде жүргізілмейді. Осы тұрғыдан алғанда, кедергі өлшеу дәлдігін жақсартуы мүмкін, бұл жалған!
Дегенмен, бұл әрқашан солай ма? Интерференция өлшеу дәлдігін төмендетпейтін, керісінше жақсартатын жағдай бар ма?
Жауап - иә!
2. Араласу туралы келісім
Нақты жағдаймен бірге, біз кедергі туралы келесі келісімге келеміз:
- Кедергі тұрақты ток компоненттерін қамтымайды. Нақты өлшеу кезіндегі кедергі негізінен айнымалы токтың кедергісі болып табылады және бұл болжам ақылға қонымды.
- Өлшенген тұрақты ток кернеуімен салыстырғанда, кедергі амплитудасы салыстырмалы түрде аз. Бұл нақты жағдайға сәйкес келеді.
- Кедергі - мерзімді сигнал немесе орташа мән белгіленген уақыт аралығында нөлге тең. Бұл нүкте нақты өлшеуде міндетті түрде дұрыс бола бермейді. Дегенмен, кедергі әдетте жоғары жиілікті айнымалы ток сигналы болғандықтан, көптеген кедергілер үшін нөлдік орташа шарт ұзақ уақыт кезеңі үшін орынды.
3. Интерференция кезіндегі өлшеу дәлдігі
Қазіргі уақытта электрлік өлшеу құралдары мен есептегіштердің көпшілігінде AD түрлендіргіштері қолданылады, және олардың өлшеу дәлдігі AD түрлендіргішінің ажыратымдылығымен тығыз байланысты. Жалпы алғанда, ажыратымдылығы жоғары AD түрлендіргіштерінің өлшеу дәлдігі жоғарырақ.
Дегенмен, AD ажыратымдылығы әрқашан шектеулі. AD ажыратымдылығы 3 бит және ең жоғары өлшеу кернеуі 8 В деп есептесек, AD түрлендіргіші 8 бөлімге бөлінген шкаламен тең, әрбір бөлім 1 В. 1 В. Бұл AD өлшеу нәтижесі әрқашан бүтін сан болып табылады, ал ондық бөлшек әрқашан тасымалданады немесе алынып тасталады, бұл осы мақалада тасымалданады деп есептеледі. Тасымалдау немесе алып тастау өлшеу қателіктеріне әкеледі. Мысалы, 6,3 В 6 В-тан үлкен және 7 В-тан аз. AD өлшеу нәтижесі 7 В және 0,7 В қателік бар. Біз бұл қатені AD кванттау қатесі деп атаймыз.
Талдаудың ыңғайлылығы үшін шкала (AD түрлендіргіші) AD кванттау қателігінен басқа өлшеу қателіктері жоқ деп есептейміз.
Енді біз 1-суретте көрсетілген екі тұрақты ток кернеуін кедергісіз (идеалды жағдай) және кедергімен өлшеу үшін осындай екі бірдей шкаланы қолданамыз.
1-суретте көрсетілгендей, нақты өлшенген тұрақты ток кернеуі 6,3 В құрайды, ал сол жақ суреттегі тұрақты ток кернеуінде ешқандай кедергі жоқ және ол тұрақты мән болып табылады. Оң жақтағы суретте айнымалы токпен бұзылған тұрақты ток көрсетілген және мәнде белгілі бір ауытқу бар. Оң жақ диаграммадағы тұрақты ток кернеуі кедергі сигналын жойғаннан кейін сол жақ диаграммадағы тұрақты ток кернеуіне тең. Суреттегі қызыл шаршы AD түрлендіргішінің түрлендіру нәтижесін білдіреді.
Кедергісіз идеалды тұрақты кернеу
Орташа мәні нөлге тең кедергі келтіретін тұрақты ток кернеуін қолданыңыз
Жоғарыдағы суреттегі екі жағдайда тұрақты токтың 10 өлшемін жасаңыз, содан кейін 10 өлшемнің орташа мәнін есептеңіз.
Сол жақтағы бірінші шкала 10 рет өлшенеді және әр жолы көрсеткіштер бірдей болады. AD кванттау қателігінің әсерінен әрбір көрсеткіш 7 В құрайды. 10 өлшеу орташаланғаннан кейін нәтиже әлі де 7 В болады. AD кванттау қателігі 0,7 В, ал өлшеу қателігі 0,7 В.
Оң жақтағы екінші шкала күрт өзгерді:
Кедергі кернеуі мен амплитудасының оң және теріс мәндерінің айырмашылығына байланысты, AD кванттау қателігі әртүрлі өлшеу нүктелерінде әртүрлі болады. AD кванттау қателігінің өзгеруі кезінде AD өлшеу нәтижесі 6 В және 7 В аралығында өзгереді. Өлшеулердің жетеуі 7 В, тек үшеуі 6 В болды, ал 10 өлшеудің орташа мәні 6,3 В болды! Қателік 0 В!
Шын мәнінде, ешқандай қателік мүмкін емес, себебі объективті әлемде қатаң 6,3 В жоқ! Дегенмен, шынымен де бар:
Интерференция болмаған жағдайда, әрбір өлшеу нәтижесі бірдей болғандықтан, 10 өлшеудің орташа мәнін есептегеннен кейін қателік өзгеріссіз қалады!
Интерференцияның тиісті мөлшері болған кезде, 10 өлшеу орташаланғаннан кейін, AD кванттау қателігі бір шамаға азаяды! Ажыратымдылық бір шамаға жақсарады! Өлшеу дәлдігі де бір шамаға жақсарады!
Негізгі сұрақтар:
Өлшенген кернеу басқа мәндерге сәйкес келгенде де солай ма?
Оқырмандар екінші бөлімдегі кедергі туралы келісімді орындауды, кедергіні бірқатар сандық мәндермен көрсетуді, кедергіні өлшенген кернеуге қабаттастырып, содан кейін AD түрлендіргішінің тасымалдау принципіне сәйкес әрбір нүктенің өлшеу нәтижелерін есептеп, содан кейін тексеру үшін орташа мәнді есептеуді қалауы мүмкін, егер кедергі амплитудасы AD кванттаудан кейінгі көрсеткіштің өзгеруіне әкелуі мүмкін болса және дискреттеу жиілігі жеткілікті жоғары болса (кедергі амплитудасының өзгеруі оң және теріс екі мәннің орнына өтпелі процесске ие) және дәлдікті жақсарту қажет болса!
Өлшенген кернеу дәл бүтін сан болмаса (ол объективті әлемде жоқ), AD кванттау қателігі болатынын дәлелдеуге болады, AD кванттау қателігі қаншалықты үлкен болса да, кедергі амплитудасы AD кванттау қателігінен үлкен немесе AD минималды ажыратымдылығынан үлкен болса, өлшеу нәтижесінің екі көршілес мән арасында өзгеруіне әкеледі. Кедергі оң және теріс симметриялы болғандықтан, кему мен өсудің шамасы мен ықтималдығы тең. Сондықтан, нақты мән қай мәнге жақын болғанда, қай мәннің пайда болу ықтималдығы жоғары болады және орташалағаннан кейін қай мәнге жақын болады.
Яғни: бірнеше өлшеулердің орташа мәні (кедергілердің орташа мәні нөлге тең) кедергісіз өлшеу нәтижесіне жақын болуы керек, яғни орташа мәні нөлге тең айнымалы ток кедергі сигналын пайдалану және бірнеше өлшеулерді орташалау AD-ның баламалы кванттау қателерін азайтуға, AD өлшеу ажыратымдылығын жақсартуға және өлшеу дәлдігін жақсартуға мүмкіндік береді!
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 13 шілде
