I. Introduzione
L'acqua pò accende candele, hè vera ? Hè vera !
Hè vera chì i serpenti anu paura di u realgar ? Hè falsa !
Ciò chì discuteremu oghje hè:
L'interferenza pò migliurà a precisione di a misurazione, hè vera?
In circustanze nurmali, l'interferenza hè u nemicu naturale di a misurazione. L'interferenza riducerà a precisione di a misurazione. In casi gravi, a misurazione ùn serà micca effettuata nurmalmente. Da questu puntu di vista, l'interferenza pò migliurà a precisione di a misurazione, ciò chì hè falsu!
Tuttavia, hè sempre cusì ? Ci hè una situazione induve l'interferenza ùn riduce micca a precisione di a misurazione, ma a migliora invece ?
A risposta hè sì!
2. Accordu d'interferenza
Cumbinatu cù a situazione attuale, facemu u seguente accordu nantu à l'interferenza:
- L'interferenza ùn cuntene micca cumpunenti DC. In a misurazione attuale, l'interferenza hè principalmente interferenza AC, è sta supposizione hè raghjonevule.
- In paragone cù a tensione DC misurata, l'ampiezza di l'interferenza hè relativamente chjuca. Questu hè in linea cù a situazione attuale.
- L'interferenza hè un signale periodicu, o u valore mediu hè zero in un periodu di tempu fissu. Stu puntu ùn hè micca necessariamente veru in a misurazione attuale. Tuttavia, postu chì l'interferenza hè generalmente un signale AC di frequenza più alta, per a maiò parte di l'interferenze, a cunvenzione di media zero hè raghjonevule per un periodu di tempu più longu.
3. Precisione di misurazione sottu interferenza
A maiò parte di i strumenti di misurazione elettrica è di i metri utilizanu avà convertitori AD, è a so precisione di misurazione hè strettamente ligata à a risoluzione di u convertitore AD. In generale, i convertitori AD cù una risoluzione più alta anu una precisione di misurazione più alta.
Tuttavia, a risoluzione di AD hè sempre limitata. Supponendu chì a risoluzione di AD sia di 3 bit è chì a tensione di misurazione più alta sia di 8V, u convertitore AD hè equivalente à una scala divisa in 8 divisioni, ogni divisione sia di 1V. hè 1V. U risultatu di a misurazione di questu AD hè sempre un numeru interu, è a parte decimale hè sempre purtata o scartata, ciò chì si suppone esse purtatu in questu documentu. U trasportu o u scartu causerà errori di misurazione. Per esempiu, 6,3V hè più grande di 6V è menu di 7V. U risultatu di a misurazione AD hè 7V, è ci hè un errore di 0,7V. Chjamemu questu errore errore di quantificazione AD.
Per a cunvenienza di l'analisi, supponemu chì a scala (convertitore AD) ùn hà micca altri errori di misurazione eccettu l'errore di quantizazione AD.
Avà, usemu duie scale identiche per misurà e duie tensioni DC mostrate in a Figura 1 senza interferenze (situazione ideale) è cù interferenze.
Cum'è mostratu in a Figura 1, a tensione DC misurata attuale hè 6,3 V, è a tensione DC in a figura di manca ùn hà micca interferenze, è hè un valore costante in valore. A figura à diritta mostra a corrente continua disturbata da a corrente alternata, è ci hè una certa fluttuazione in u valore. A tensione DC in u diagrama di diritta hè uguale à a tensione DC in u diagrama di manca dopu avè eliminatu u signale d'interferenza. U quadratu rossu in a figura rapprisenta u risultatu di a cunversione di u convertitore AD.
Tensione DC ideale senza interferenze
Applicà una tensione continua interferente cun un valore mediu di zero
Fate 10 misurazioni di a corrente continua in i dui casi di a figura sopra, è dopu fate a media di e 10 misurazioni.
A prima scala à manca hè misurata 10 volte, è e letture sò listesse ogni volta. A causa di l'influenza di l'errore di quantificazione AD, ogni lettura hè 7V. Dopu à a media di 10 misurazioni, u risultatu hè sempre 7V. L'errore di quantificazione AD hè 0,7V, è l'errore di misurazione hè 0,7V.
A seconda scala à diritta hè cambiata dramaticamente:
A causa di a diffarenza trà u pusitivu è u negativu di a tensione d'interferenza è l'amplitude, l'errore di quantizazione AD hè differente in diversi punti di misurazione. Sottu à u cambiamentu di l'errore di quantizazione AD, u risultatu di a misurazione AD cambia trà 6V è 7V. Sette di e misurazioni eranu 7V, solu trè eranu 6V, è a media di e 10 misurazioni era 6,3V! L'errore hè 0V!
In fatti, nisun errore hè impussibile, perchè in u mondu ughjettivu, ùn ci hè micca un 6,3V strettu! Tuttavia, ci sò veramente:
In casu di assenza d'interferenza, postu chì ogni risultatu di misurazione hè u listessu, dopu avè fattu a media di 10 misurazioni, l'errore ferma invariatu!
Quandu ci hè una quantità adatta d'interferenza, dopu à a media di 10 misurazioni, l'errore di quantizazione AD hè riduttu di un ordine di grandezza! A risoluzione hè migliurata di un ordine di grandezza! A precisione di a misurazione hè ancu migliurata di un ordine di grandezza!
E dumande chjave sò:
Hè listessu quandu a tensione misurata hè altri valori?
I lettori puderanu vulè seguità l'accordu nantu à l'interferenza in a seconda sezione, sprime l'interferenza cù una seria di valori numerichi, sovrappone l'interferenza à a tensione misurata, è dopu calculà i risultati di misurazione di ogni puntu secondu u principiu di riporto di u convertitore AD, è dopu calculà u valore mediu per a verificazione, basta chì l'amplitude di l'interferenza pò causà u cambiamentu di a lettura dopu a quantificazione AD, è a frequenza di campionamentu hè abbastanza alta (i cambiamenti di l'amplitude di l'interferenza anu un prucessu di transizione, invece di dui valori pusitivi è negativi), è a precisione deve esse migliurata!
Si pò pruvà chì, finchè a tensione misurata ùn hè micca esattamente un numeru interu (ùn esiste micca in u mondu ughjettivu), ci serà un errore di quantificazione AD, ùn importa micca quantu hè grande l'errore di quantificazione AD, finchè l'amplitude di l'interferenza hè più grande di l'errore di quantificazione AD o più grande di a risoluzione minima di AD, farà chì u risultatu di a misurazione cambi trà dui valori adiacenti. Siccomu l'interferenza hè simmetrica pusitiva è negativa, a magnitudine è a probabilità di diminuzione è aumentu sò uguali. Dunque, quandu u valore attuale hè più vicinu à quale valore, a probabilità chì apparirà quale valore hè più grande, è serà vicinu à quale valore dopu a media.
Vale à dì: u valore mediu di parechje misurazioni (u valore mediu di l'interferenza hè zero) deve esse più vicinu à u risultatu di a misurazione senza interferenza, vale à dì, l'usu di u signale d'interferenza AC cù un valore mediu di zero è a media di parechje misurazioni pò riduce l'errori equivalenti di quantificazione AD, migliurà a risoluzione di a misurazione AD è migliurà a precisione di a misurazione!
Data di publicazione: 13 di lugliu di u 2023
