I. Panimula
Maaaring Magsindi ng Kandila ang Tubig, Totoo Ba Ito? Totoo!
Totoo bang takot ang mga ahas sa realgar? Mali iyon!
Ang ating tatalakayin ngayon ay:
Totoo ba na maaaring mapabuti ng interference ang katumpakan ng pagsukat?
Sa ilalim ng normal na mga pangyayari, ang panghihimasok ang natural na kaaway ng pagsukat. Ang panghihimasok ay magbabawas sa katumpakan ng pagsukat. Sa malalang mga kaso, ang pagsukat ay hindi isasagawa nang normal. Mula sa pananaw na ito, ang panghihimasok ay maaaring mapabuti ang katumpakan ng pagsukat, na isang pagkakamali!
Gayunpaman, ganito ba palagi ang kaso? Mayroon bang sitwasyon kung saan ang interference ay hindi nakakabawas sa katumpakan ng pagsukat, ngunit sa halip ay nagpapabuti nito?
Ang sagot ay oo!
2. Kasunduan sa Panghihimasok
Kasama ng aktwal na sitwasyon, ginagawa namin ang sumusunod na kasunduan sa panghihimasok:
- Ang interference ay walang mga bahaging DC. Sa aktwal na pagsukat, ang interference ay pangunahing AC interference, at ang palagay na ito ay makatwiran.
- Kung ikukumpara sa nasukat na boltahe ng DC, ang amplitude ng interference ay medyo maliit. Ito ay naaayon sa aktwal na sitwasyon.
- Ang interference ay isang pana-panahong signal, o ang mean value ay zero sa loob ng isang takdang panahon. Ang puntong ito ay hindi kinakailangang totoo sa aktwal na pagsukat. Gayunpaman, dahil ang interference sa pangkalahatan ay isang mas mataas na frequency AC signal, para sa karamihan ng mga interference, ang kumbensyon ng zero mean ay makatwiran para sa mas mahabang panahon.
3. Katumpakan ng pagsukat sa ilalim ng panghihimasok
Karamihan sa mga instrumentong pangsukat at metro ng kuryente ngayon ay gumagamit ng mga AD converter, at ang katumpakan ng kanilang pagsukat ay malapit na nauugnay sa resolusyon ng AD converter. Sa pangkalahatan, ang mga AD converter na may mas mataas na resolusyon ay may mas mataas na katumpakan sa pagsukat.
Gayunpaman, ang resolusyon ng AD ay palaging limitado. Sa pag-aakalang ang resolusyon ng AD ay 3 bits at ang pinakamataas na boltahe ng pagsukat ay 8V, ang AD converter ay katumbas ng isang iskala na nahahati sa 8 dibisyon, kung saan ang bawat dibisyon ay 1V ay 1V. Ang resulta ng pagsukat ng AD na ito ay palaging isang integer, at ang decimal na bahagi ay palaging dinadala o itinatapon, na ipinapalagay na dinadala sa papel na ito. Ang pagdadala o pagtatapon ay magdudulot ng mga error sa pagsukat. Halimbawa, ang 6.3V ay mas malaki sa 6V at mas mababa sa 7V. Ang resulta ng pagsukat ng AD ay 7V, at mayroong error na 0.7V. Tinatawag namin ang error na ito na error sa quantization ng AD.
Para sa kaginhawahan ng pagsusuri, ipinapalagay namin na ang iskala (AD converter) ay walang ibang mga error sa pagsukat maliban sa error sa quantization ng AD.
Ngayon, ginagamit natin ang dalawang magkaparehong iskala upang sukatin ang dalawang DC voltage na ipinapakita sa Figure 1 nang walang interference (ideal na sitwasyon) at may interference.
Gaya ng ipinapakita sa Figure 1, ang aktwal na nasukat na boltahe ng DC ay 6.3V, at ang boltahe ng DC sa kaliwang figure ay walang anumang interference, at ito ay isang constant value. Ang figure sa kanan ay nagpapakita ng direktang kasalukuyang nagambala ng alternating current, at mayroong isang tiyak na pagbabago-bago sa value. Ang boltahe ng DC sa kanang diagram ay katumbas ng boltahe ng DC sa kaliwang diagram pagkatapos maalis ang signal ng interference. Ang pulang parisukat sa figure ay kumakatawan sa resulta ng conversion ng AD converter.
Ideal na boltahe ng DC nang walang panghihimasok
Maglagay ng nakakasagabal na boltahe ng DC na may mean value na sero
Gumawa ng 10 sukat ng direktang kuryente sa dalawang kaso sa pigura sa itaas, at pagkatapos ay i-average ang 10 sukat.
Ang unang iskala sa kaliwa ay sinusukat nang 10 beses, at ang mga pagbasa ay pareho sa bawat pagkakataon. Dahil sa impluwensya ng AD quantization error, ang bawat pagbasa ay 7V. Pagkatapos ng 10 pagsukat ay na-average, ang resulta ay 7V pa rin. Ang AD quantization error ay 0.7V, at ang measurement error ay 0.7V.
Ang pangalawang iskala sa kanan ay lubhang nagbago:
Dahil sa pagkakaiba sa positibo at negatibo ng boltahe ng interference at ng amplitude, ang error sa quantization ng AD ay magkakaiba sa iba't ibang punto ng pagsukat. Sa ilalim ng pagbabago ng error sa quantization ng AD, ang resulta ng pagsukat ng AD ay nagbabago sa pagitan ng 6V at 7V. Pito sa mga sukat ay 7V, tatlo lamang ang 6V, at ang average ng 10 sukat ay 6.3V! Ang error ay 0V!
Sa katunayan, walang imposibleng pagkakamali, dahil sa obhetibong mundo, walang mahigpit na 6.3V! Gayunpaman, mayroon ngang mga:
Sa kaso ng walang interference, dahil pareho ang bawat resulta ng pagsukat, pagkatapos ng average na 10 pagsukat, ang error ay mananatiling hindi nagbabago!
Kapag mayroong sapat na dami ng interference, pagkatapos ma-average ang 10 measurements, ang AD quantization error ay nababawasan nang isang order of magnitude! Ang resolution ay napapabuti nang isang order of magnitude! Ang accuracy ng measurement ay napapabuti rin nang isang order of magnitude!
Ang mga pangunahing tanong ay:
Pareho ba ito kapag ang nasukat na boltahe ay iba ang mga halaga?
Maaaring naisin ng mga mambabasa na sundin ang kasunduan sa interference sa ikalawang seksyon, ipahayag ang interference gamit ang isang serye ng mga numerical value, ipatong ang interference sa nasukat na boltahe, at pagkatapos ay kalkulahin ang mga resulta ng pagsukat ng bawat punto ayon sa carry principle ng AD converter, at pagkatapos ay kalkulahin ang average na halaga para sa beripikasyon, hangga't ang amplitude ng interference ay maaaring magdulot ng pagbabago sa pagbasa pagkatapos ng AD quantization, at ang sampling frequency ay sapat na mataas (ang mga pagbabago sa amplitude ng interference ay may proseso ng transisyon, sa halip na dalawang halaga ng positibo at negatibo), at dapat mapabuti ang katumpakan!
Mapapatunayan na hangga't ang sinusukat na boltahe ay hindi eksaktong isang integer (hindi ito umiiral sa obhetibong mundo), magkakaroon ng AD quantization error. Gaano man kalaki ang AD quantization error, hangga't ang amplitude ng interference ay mas malaki kaysa sa AD quantization error o mas malaki kaysa sa minimum resolution ng AD, magiging sanhi ito ng pagbabago sa resulta ng pagsukat sa pagitan ng dalawang magkatabing halaga. Dahil ang interference ay positibo at negatibong simetriko, ang magnitude at probabilidad ng pagbaba at pagtaas ay pantay. Samakatuwid, kapag ang aktwal na halaga ay mas malapit sa kung aling halaga, ang probabilidad ng kung aling halaga ang lilitaw ay mas malaki, at ito ay magiging malapit sa kung aling halaga pagkatapos ng pag-average.
Ibig sabihin: ang mean value ng maraming sukat (interference mean value ay zero) ay dapat na mas malapit sa resulta ng pagsukat nang walang interference, ibig sabihin, ang paggamit ng AC interference signal na may mean value na zero at pag-average ng maraming sukat ay maaaring mabawasan ang katumbas na AD Quantize errors, mapabuti ang AD measurement resolution, at mapabuti ang katumpakan ng pagsukat!
Oras ng pag-post: Hulyo 13, 2023
