Introduction
L'eau peut allumer des bougies, est-ce vrai ?C'est vrai!
Est-il vrai que les serpents ont peur du réalgar ?C'est faux!
Ce dont nous allons discuter aujourd’hui est :
Les interférences peuvent améliorer la précision des mesures, est-ce vrai ?
Dans des circonstances normales, les interférences sont l’ennemi naturel de la mesure.Les interférences réduiront la précision des mesures.Dans les cas graves, la mesure ne sera pas effectuée normalement.De ce point de vue, les interférences peuvent améliorer la précision des mesures, ce qui est faux !
Cependant, est-ce toujours le cas ?Existe-t-il une situation dans laquelle les interférences ne réduisent pas la précision des mesures, mais l’améliorent ?
La réponse est oui!
2. Accord d'ingérence
En combinaison avec la situation réelle, nous concluons l'accord suivant sur l'interférence :
- Les interférences ne contiennent pas de composants DC.Dans la mesure réelle, les interférences sont principalement des interférences CA, et cette hypothèse est raisonnable.
- Par rapport à la tension continue mesurée, l’amplitude des interférences est relativement faible.Cela correspond à la situation réelle.
- L'interférence est un signal périodique ou la valeur moyenne est nulle sur une période de temps déterminée.Ce point n’est pas nécessairement vrai dans les mesures réelles.Cependant, étant donné que l'interférence est généralement un signal alternatif de fréquence plus élevée, pour la plupart des interférences, la convention de moyenne nulle est raisonnable pour une période de temps plus longue.
3. Précision des mesures sous interférence
La plupart des instruments et compteurs de mesure électriques utilisent désormais des convertisseurs AD, et leur précision de mesure est étroitement liée à la résolution du convertisseur AD.De manière générale, les convertisseurs AD avec une résolution plus élevée ont une précision de mesure plus élevée.
Cependant, la résolution de l’AD est toujours limitée.En supposant que la résolution de AD est de 3 bits et que la tension de mesure la plus élevée est de 8 V, le convertisseur AD équivaut à une échelle divisée en 8 divisions, chaque division étant de 1 V.est 1V.Le résultat de la mesure de cette AD est toujours un nombre entier, et la partie décimale est toujours conservée ou rejetée, ce qui est supposé être porté dans cet article.Le transport ou le rejet entraînera des erreurs de mesure.Par exemple, 6,3 V est supérieur à 6 V et inférieur à 7 V.Le résultat de la mesure AD est de 7 V et il y a une erreur de 0,7 V.Nous appelons cette erreur erreur de quantification AD.
Pour faciliter l'analyse, nous supposons que l'échelle (convertisseur AD) ne présente aucune autre erreur de mesure à l'exception de l'erreur de quantification AD.
Maintenant, nous utilisons ces deux échelles identiques pour mesurer les deux tensions continues représentées sur la figure 1 sans interférence (situation idéale) et avec interférence.
Comme le montre la figure 1, la tension continue mesurée réelle est de 6,3 V, et la tension continue dans la figure de gauche n'a aucune interférence et il s'agit d'une valeur constante.La figure de droite montre le courant continu perturbé par le courant alternatif, et il y a une certaine fluctuation de la valeur.La tension continue dans le diagramme de droite est égale à la tension continue dans le diagramme de gauche après élimination du signal parasite.Le carré rouge sur la figure représente le résultat de la conversion du convertisseur AD.
Tension CC idéale sans interférence
Appliquer une tension continue parasite de valeur moyenne nulle
Effectuez 10 mesures du courant continu dans les deux cas de la figure ci-dessus, puis faites la moyenne des 10 mesures.
La première échelle de gauche est mesurée 10 fois et les lectures sont les mêmes à chaque fois.En raison de l'influence de l'erreur de quantification AD, chaque lecture est de 7 V.Après avoir fait la moyenne de 10 mesures, le résultat est toujours de 7 V.L'erreur de quantification AD est de 0,7 V et l'erreur de mesure est de 0,7 V.
La deuxième échelle à droite a radicalement changé :
En raison de la différence entre le positif et le négatif de la tension d'interférence et de l'amplitude, l'erreur de quantification AD est différente selon les points de mesure.Sous le changement de l'erreur de quantification AD, le résultat de la mesure AD change entre 6 V et 7 V.Sept des mesures étaient de 7 V, trois seulement étaient de 6 V et la moyenne des 10 mesures était de 6,3 V !L'erreur est 0V !
En fait, aucune erreur n’est impossible, car dans le monde objectif, il n’y a pas de 6,3V strict !Cependant, il existe bel et bien :
En l’absence d’interférence, puisque chaque résultat de mesure est le même, après avoir fait la moyenne de 10 mesures, l’erreur reste inchangée !
Lorsqu'il y a une quantité appropriée d'interférences, après la moyenne de 10 mesures, l'erreur de quantification AD est réduite d'un ordre de grandeur !La résolution est améliorée d'un ordre de grandeur !La précision des mesures est également améliorée d’un ordre de grandeur !
Les questions clés sont :
Est-ce la même chose lorsque la tension mesurée est d'autres valeurs ?
Les lecteurs souhaiteront peut-être suivre l'accord sur les interférences dans la deuxième section, exprimer l'interférence avec une série de valeurs numériques, superposer l'interférence à la tension mesurée, puis calculer les résultats de mesure de chaque point selon le principe de retenue du convertisseur AD. , puis calculez la valeur moyenne pour vérification, tant que l'amplitude d'interférence peut entraîner une modification de la lecture après quantification AD et que la fréquence d'échantillonnage est suffisamment élevée (les changements d'amplitude d'interférence ont un processus de transition, plutôt que deux valeurs positives et négatives ), et la précision doit être améliorée !
On peut prouver que tant que la tension mesurée n'est pas exactement un nombre entier (elle n'existe pas dans le monde objectif), il y aura une erreur de quantification AD, quelle que soit l'ampleur de l'erreur de quantification AD, tant que l'amplitude de l'interférence est supérieure à l'erreur de quantification AD ou supérieure à la résolution minimale de AD, cela entraînera un changement du résultat de la mesure entre deux valeurs adjacentes.Puisque l’interférence est symétrique positive et négative, l’ampleur et la probabilité de diminution et d’augmentation sont égales.Par conséquent, lorsque la valeur réelle est plus proche d'une valeur donnée, la probabilité que cette valeur apparaisse est plus grande et elle sera proche de quelle valeur après la moyenne.
Autrement dit : la valeur moyenne de plusieurs mesures (la valeur moyenne des interférences est nulle) doit être plus proche du résultat de la mesure sans interférence, c'est-à-dire que l'utilisation du signal d'interférence AC avec une valeur moyenne de zéro et la moyenne de plusieurs mesures peuvent réduire la quantification AD équivalente. Erreurs, améliorez la résolution de mesure AD et améliorez la précision de mesure !
Heure de publication : 13 juillet 2023
