I. Aféierung
Waasser kann Käerzen uschalten, ass dat wouer? Et ass wouer!
Ass et wouer, datt Schlaangen Angscht viru Realgar hunn? Dat ass falsch!
Wat mir haut diskutéiere wäerten ass:
Stéierungen kënnen d'Miessgenauegkeet verbesseren, ass dat wouer?
Ënner normalen Ëmstänn ass Interferenz den natierleche Feind vun der Miessung. Interferenz reduzéiert d'Miessgenauegkeet. A schwéiere Fäll gëtt d'Miessung net normal duerchgefouert. Aus dëser Perspektiv kann Interferenz d'Miessgenauegkeet verbesseren, wat falsch ass!
Ass dat awer ëmmer de Fall? Gëtt et eng Situatioun, wou Interferenzen d'Miessgenauegkeet net reduzéieren, mä se amplaz verbesseren?
D'Äntwert ass jo!
2. Interferenzvereinbarung
Zesumme mat der tatsächlecher Situatioun maache mir déi folgend Vereinbarung iwwer d'Interferenz:
- D'Interferenz enthält keng Gläichstroumkomponenten. An der tatsächlecher Miessung ass d'Interferenz haaptsächlech Wiesselstrouminterferenz, an dës Viraussetzung ass raisonnabel.
- Am Verglach mat der gemoossener Gläichspannung ass d'Amplitude vun der Interferenz relativ kleng. Dëst entsprécht der tatsächlecher Situatioun.
- Interferenz ass e periodescht Signal, oder de Mëttelwäert ass Null bannent enger fixer Zäitperiod. Dëse Punkt ass net onbedéngt wouer an der tatsächlecher Miessung. Well d'Interferenz awer allgemeng en AC-Signal mat enger méi héijer Frequenz ass, ass fir déi meescht Interferenzen d'Konventioun vum Null-Mëttelwäert fir eng méi laang Zäitperiod raisonnabel.
3. Miessgenauegkeet ënner Interferenz
Déi meescht elektresch Miessinstrumenter a Meter benotzen haut AD-Konverter, an hir Miessgenauegkeet hänkt enk mat der Opléisung vum AD-Konverter zesummen. Am Allgemengen hunn AD-Konverter mat enger méi héijer Opléisung eng méi héich Miessgenauegkeet.
D'Opléisung vun AD ass awer ëmmer limitéiert. Wann een dovun ausgëtt, datt d'Opléisung vun AD 3 Bits ass an déi héchst Miessspannung 8V ass, ass den AD-Konverter gläichwäerteg mat enger Skala, déi an 8 Deeler opgedeelt ass, all Deel ass 1V. ass 1V. D'Miessresultat vun dësem AD ass ëmmer eng ganz Zuel, an den Dezimaldeel gëtt ëmmer gedroen oder ewechgehäit, wat an dësem Pabeier als gedroen ugeholl gëtt. Droen oder ewechgehäit verursaache Miessfeeler. Zum Beispill ass 6,3V méi grouss wéi 6V a manner wéi 7V. D'AD-Miessresultat ass 7V, an et gëtt e Feeler vun 0,7V. Mir nennen dëse Feeler AD-Quantiséierungsfehler.
Fir d'Komfort vun der Analyse ginn mir dovun aus, datt d'Skala (AD-Konverter) keng aner Miessfeeler ausser dem AD-Quantiséierungsfehler huet.
Elo benotze mir sou zwou identesch Skalen fir déi zwou Gläichspannungen, déi an der Figur 1 gewisen sinn, ouni Stéierungen (ideal Situatioun) a mat Stéierungen ze moossen.
Wéi an der Figur 1 gewisen, ass déi tatsächlech gemoossen Gläichstroumspannung 6,3 V, an d'Gläichstroumspannung an der lénkser Figur huet keng Stéierungen, an et ass e konstante Wäert. D'Figur riets weist de Gläichstroum, deen duerch den Wiesselstroum gestéiert gëtt, an et gëtt eng gewësse Schwankung am Wäert. D'Gläichstroumspannung am rietsen Diagramm ass gläich wéi d'Gläichstroumspannung am lénksen Diagramm nodeems d'Stéierungssignal eliminéiert gouf. De roude Quadrat an der Figur stellt d'Konversiounsresultat vum AD-Konverter duer.
Ideal Gläichspannung ouni Stéierungen
Eng interferéierend Gläichspannung mat engem Duerchschnëttswäert vun Null uwenden
Maacht 10 Miessunge vum Gläichstroum an den zwéi Fäll an der uewe genannter Figur, an da berechnt den Duerchschnëtt vun den 10 Miessunge.
Déi éischt Skala lénks gëtt 10 Mol gemooss, an d'Miessunge sinn all Kéier déiselwecht. Wéinst dem Afloss vum AD-Quantiséierungsfehler ass all Miessung 7V. Nodeems 10 Miessunge gemittelt goufen, ass d'Resultat ëmmer nach 7V. Den AD-Quantiséierungsfehler ass 0,7V, an de Miessfehler ass 0,7V.
Déi zweet Skala riets huet sech dramatesch geännert:
Wéinst dem Ënnerscheed tëscht der positiver an der negativer Spannung vun der Interferenzspannung an der Amplitude ass den AD-Quantiséierungsfehler bei verschiddene Miesspunkten ënnerschiddlech. Ënner der Ännerung vum AD-Quantiséierungsfehler ännert sech d'AD-Miessresultat tëscht 6V an 7V. Siwe vun de Miessunge ware 7V, nëmmen dräi ware 6V, an den Duerchschnëtt vun den 10 Miessunge war 6,3V! De Feeler ass 0V!
Tatsächlech ass kee Feeler onméiglech, well an der objektiver Welt gëtt et keen strikte 6,3V! Wéi och ëmmer, et gëtt tatsächlech:
Am Fall vun kenger Stéierung, well all Miessresultat d'selwecht ass, bleift de Feeler no der Duerchschnëttsberechnung vun 10 Miessungen onverännert!
Wann et eng entspriechend Quantitéit un Interferenz gëtt, gëtt den AD-Quantiséierungsfehler no der Duerchschnëttsberechnung vun 10 Miessunge ëm eng Gréisstenuerdnung reduzéiert! D'Opléisung gëtt ëm eng Gréisstenuerdnung verbessert! D'Miessgenauegkeet gëtt och ëm eng Gréisstenuerdnung verbessert!
Déi wichtegst Froen sinn:
Ass et datselwecht wann déi gemoossen Spannung aner Wäerter huet?
D'Lieser kënnen dem Accord iwwer d'Interferenz an der zweeter Sektioun folgen, d'Interferenz mat enger Serie vun numeresche Wäerter ausdrécken, d'Interferenz op déi gemoossen Spannung iwwerlageren, an dann d'Miessresultater vun all Punkt no dem Carry-Prinzip vum AD-Konverter berechnen, an dann den Duerchschnëttswäert fir d'Verifizéierung berechnen, soulaang d'Interferenzamplitude d'Miessung no der AD-Quantiséierung ännere kann, an d'Samplitudefrequenz héich genuch ass (Ännerungen vun der Interferenzamplitude hunn en Iwwergangsprozess, anstatt zwee Wäerter vu positiv an negativ), an d'Genauegkeet muss verbessert ginn!
Et kann noweisbar sinn, datt soulaang déi gemoossene Spannung net genee eng ganz Zuel ass (si existéiert net an der objektiver Welt), et en AD-Quantiséierungsfehler gëtt, egal wéi grouss den AD-Quantiséierungsfehler ass, soulaang d'Amplitude vun der Interferenz méi grouss ass wéi den AD-Quantiséierungsfehler oder méi grouss wéi déi minimal Opléisung vun AD, wäert dëst dozou féieren, datt d'Miessresultat tëscht zwou benachbarte Wäerter ännert. Well d'Interferenz positiv an negativ symmetresch ass, sinn d'Gréisst an d'Wahrscheinlechkeet vum Ofsenkung an der Erhéijung gläich. Dofir, wann den tatsächleche Wäert méi no bei deem Wäert ass, ass d'Wahrscheinlechkeet méi grouss, datt wéi ee Wäert erschéngt, an en wäert no der Duerchschnëttsberechnung no bei deem Wäert sinn.
Dat heescht: de Mëttelwäert vu verschiddene Miessunge (d'Interferenzmëttelwäert ass Null) muss méi no beim Miessresultat ouni Interferenz leien, dat heescht, d'Benotzung vum AC-Interferenzsignal mat engem Mëttelwäert vun Null an d'Mëttelberechnung vu verschiddene Miessunge kann déi gläichwäerteg AD-Quantiséierungsfeeler reduzéieren, d'AD-Miessopléisung verbesseren an d'Miessgenauegkeet verbesseren!
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 13. Juli 2023
