يمكن أن يؤدي التداخل إلى تحسين دقة القياس، هل هذا صحيح؟

I. مقدمة

يمكن للماء أن يضيء الشموع، هل هذا صحيح؟انها حقيقة!

هل صحيح أن الثعابين تخاف من الريجار؟انها كاذبة!

ما سنناقشه اليوم هو:

يمكن أن يؤدي التداخل إلى تحسين دقة القياس، هل هذا صحيح؟

في الظروف العادية، يعتبر التداخل هو العدو الطبيعي للقياس.التدخل سوف يقلل من دقة القياس.في الحالات الشديدة، لن يتم إجراء القياس بشكل طبيعي.ومن هذا المنظور، يمكن أن يؤدي التداخل إلى تحسين دقة القياس، وهذا غير صحيح!

ومع ذلك، هل هذا هو الحال دائما؟هل هناك موقف لا يؤدي فيه التداخل إلى تقليل دقة القياس، بل إلى تحسينها بدلاً من ذلك؟

الجواب نعم!

2. اتفاقية التدخل

إلى جانب الوضع الفعلي، نبرم الاتفاق التالي بشأن التداخل:

  • لا يحتوي التداخل على مكونات التيار المستمر.وفي القياس الفعلي، يكون التداخل أساسًا تداخل تيار متردد، وهذا الافتراض معقول.
  • بالمقارنة مع جهد التيار المستمر المقاس، فإن سعة التداخل صغيرة نسبيًا.وهذا يتماشى مع الوضع الفعلي.
  • ويكون التداخل إشارة دورية، أو تكون القيمة المتوسطة صفر خلال فترة زمنية محددة.وهذه النقطة ليست صحيحة بالضرورة في القياس الفعلي.ومع ذلك، نظرًا لأن التداخل هو بشكل عام إشارة تيار متردد ذات تردد أعلى، بالنسبة لمعظم التداخلات، فإن اتفاقية المتوسط ​​الصفري تكون معقولة لفترة أطول من الوقت.

3. دقة القياس تحت التداخل

تستخدم معظم أدوات القياس الكهربائية والعدادات الآن محولات AD، وترتبط دقة قياسها ارتباطًا وثيقًا بدقة محول AD.بشكل عام، تتمتع محولات AD ذات الدقة الأعلى بدقة قياس أعلى.

ومع ذلك، فإن دقة AD محدودة دائمًا.بافتراض أن دقة AD هي 3 بتات وأعلى جهد قياس هو 8V، فإن محول AD يعادل مقياسًا مقسمًا إلى 8 أقسام، كل قسم هو 1V.هو 1V.تكون نتيجة قياس هذا AD دائمًا عددًا صحيحًا، ويتم دائمًا حمل الجزء العشري أو التخلص منه، وهو ما يفترض حمله في هذه الورقة.الحمل أو التخلص منه سوف يسبب أخطاء في القياس.على سبيل المثال، 6.3V أكبر من 6V وأقل من 7V.نتيجة قياس AD هي 7 فولت، وهناك خطأ قدره 0.7 فولت.ونحن نسمي هذا الخطأ خطأ التكميم AD.

ولتسهيل التحليل، نفترض أن المقياس (محول AD) لا يحتوي على أخطاء قياس أخرى باستثناء خطأ القياس الكمي AD.

الآن، نستخدم هذين المقياسين المتطابقين لقياس جهدي التيار المستمر الموضحين في الشكل 1 بدون تداخل (الوضع المثالي) ومع التداخل.

كما هو موضح في الشكل 1، فإن جهد التيار المستمر المقاس فعليًا هو 6.3 فولت، ولا يحتوي جهد التيار المستمر في الشكل الأيسر على أي تداخل، وهي قيمة ثابتة في القيمة.يوضح الشكل الموجود على اليمين التيار المباشر المضطرب بالتيار المتردد، وهناك تقلب معين في القيمة.إن جهد التيار المستمر في المخطط الأيمن يساوي جهد التيار المستمر في المخطط الأيسر بعد إزالة إشارة التداخل.يمثل المربع الأحمر في الشكل نتيجة التحويل لمحول AD.

1689237740647261

جهد تيار مستمر مثالي دون تدخل

1689237771579012

قم بتطبيق جهد تيار مستمر متداخل بقيمة متوسطة صفر

قم بإجراء 10 قياسات للتيار المباشر في الحالتين في الشكل أعلاه، ثم قم بحساب متوسط ​​10 قياسات.

يتم قياس المقياس الأول على اليسار 10 مرات، والقراءات هي نفسها في كل مرة.بسبب تأثير خطأ القياس AD، تكون كل قراءة 7 فولت.بعد حساب متوسط ​​10 قياسات، تبقى النتيجة 7 فولت.خطأ القياس AD هو 0.7 فولت، وخطأ القياس هو 0.7 فولت.

لقد تغير المقياس الثاني على اليمين بشكل كبير:

نظرًا للاختلاف في الجهد الموجب والسالب لجهد التداخل والسعة، يختلف خطأ القياس AD عند نقاط قياس مختلفة.في ظل تغيير خطأ القياس AD، تتغير نتيجة قياس AD بين 6V و7V.سبعة من القياسات كانت 7 فولت، وثلاثة فقط كانت 6 فولت، وكان متوسط ​​القياسات العشرة 6.3 فولت!الخطأ هو 0V!

في الواقع، لا يوجد خطأ مستحيل، لأنه في العالم الموضوعي، لا يوجد 6.3 فولت صارم!ومع ذلك، هناك بالفعل:

في حالة عدم وجود تداخل، نظرًا لأن كل نتيجة قياس هي نفسها، بعد متوسط ​​10 قياسات، يظل الخطأ دون تغيير!

عندما يكون هناك قدر مناسب من التداخل، بعد حساب متوسط ​​10 قياسات، يتم تقليل خطأ القياس AD بمقدار أمر من حيث الحجم!تم تحسين القرار بأمر من حيث الحجم!تم أيضًا تحسين دقة القياس بأمر من حيث الحجم!

الأسئلة الرئيسية هي:

هل هو نفسه عندما يكون الجهد المقاس قيمًا أخرى؟

قد يرغب القراء في متابعة الاتفاق على التداخل في القسم الثاني، والتعبير عن التداخل بسلسلة من القيم العددية، وتركيب التداخل على الجهد المقاس، ومن ثم حساب نتائج القياس لكل نقطة وفقًا لمبدأ الحمل لمحول AD ، ثم احسب القيمة المتوسطة للتحقق، طالما أن سعة التداخل يمكن أن تتسبب في تغيير القراءة بعد تكميم AD، وكان تردد أخذ العينات مرتفعًا بدرجة كافية (تغيرات سعة التداخل لها عملية انتقال، بدلاً من قيمتين موجبتين وسالبتين )، ويجب تحسين الدقة!

يمكن إثبات أنه طالما أن الجهد المقاس ليس عددًا صحيحًا تمامًا (غير موجود في العالم الموضوعي)، فسيكون هناك خطأ في التكميم AD، بغض النظر عن حجم خطأ التكميم AD، طالما كانت سعة إذا كان التداخل أكبر من خطأ القياس AD أو أكبر من الحد الأدنى للدقة AD، فسوف يتسبب في تغيير نتيجة القياس بين قيمتين متجاورتين.وبما أن التداخل إيجابي وسالب متماثل، فإن حجم واحتمال الانخفاض والزيادة متساويان.لذلك، عندما تكون القيمة الفعلية أقرب إلى أي قيمة، يكون احتمال ظهور القيمة أكبر، وسيكون قريبًا من أي قيمة بعد المتوسط.

أي: القيمة المتوسطة للقياسات المتعددة (قيمة متوسط ​​التداخل هي صفر) يجب أن تكون أقرب إلى نتيجة القياس دون تداخل، أي أن استخدام إشارة تداخل التيار المتردد بقيمة متوسطة صفر ومتوسط ​​قياسات متعددة يمكن أن يقلل من الكمية المكافئة AD الأخطاء، وتحسين دقة قياس الإعلان، وتحسين دقة القياس!


وقت النشر: 13 يوليو 2023