I. Hyrje
Uji mund të ndezë qirinj, a është e vërtetë? Është e vërtetë!
A është e vërtetë që gjarpërinjtë kanë frikë nga realgari? Është e gabuar!
Ajo që do të diskutojmë sot është:
Ndërhyrja mund të përmirësojë saktësinë e matjes, a është e vërtetë?
Në rrethana normale, ndërhyrja është armiku natyror i matjes. Ndërhyrja do të zvogëlojë saktësinë e matjes. Në raste të rënda, matja nuk do të kryhet normalisht. Nga kjo perspektivë, ndërhyrja mund të përmirësojë saktësinë e matjes, gjë që është e gabuar!
Megjithatë, a është gjithmonë kështu? A ka ndonjë situatë ku ndërhyrja nuk e zvogëlon saktësinë e matjes, por përkundrazi e përmirëson atë?
Përgjigja është po!
2. Marrëveshje Ndërhyrjeje
Në kombinim me situatën aktuale, ne bëjmë marrëveshjen e mëposhtme mbi ndërhyrjen:
- Ndërhyrja nuk përmban komponentë DC. Në matjen aktuale, ndërhyrja është kryesisht ndërhyrje AC, dhe ky supozim është i arsyeshëm.
- Krahasuar me tensionin DC të matur, amplituda e ndërhyrjes është relativisht e vogël. Kjo është në përputhje me situatën aktuale.
- Ndërhyrja është një sinjal periodik, ose vlera mesatare është zero brenda një periudhe të caktuar kohore. Kjo pikë nuk është domosdoshmërisht e vërtetë në matjen aktuale. Megjithatë, meqenëse ndërhyrja është përgjithësisht një sinjal AC me frekuencë më të lartë, për shumicën e ndërhyrjeve, konventa e mesatares zero është e arsyeshme për një periudhë më të gjatë kohore.
3. Saktësia e matjes nën ndërhyrje
Shumica e instrumenteve matëse elektrike dhe matësve tani përdorin konvertorë AD, dhe saktësia e matjes së tyre është e lidhur ngushtë me rezolucionin e konvertuesit AD. Në përgjithësi, konvertorët AD me rezolucion më të lartë kanë saktësi më të lartë matjeje.
Megjithatë, rezolucioni i AD është gjithmonë i kufizuar. Duke supozuar se rezolucioni i AD është 3 bit dhe tensioni më i lartë i matjes është 8V, konvertuesi AD është ekuivalent me një shkallë të ndarë në 8 ndarje, secila ndarje është 1V. Rezultati i matjes së këtij AD është gjithmonë një numër i plotë dhe pjesa dhjetore gjithmonë mbahet ose hidhet poshtë, e cila supozohet të mbahet në këtë punim. Mbajtja ose hedhja poshtë do të shkaktojë gabime në matje. Për shembull, 6.3V është më i madh se 6V dhe më i vogël se 7V. Rezultati i matjes së AD është 7V dhe ka një gabim prej 0.7V. Ne e quajmë këtë gabim gabim kuantizimi AD.
Për lehtësinë e analizës, supozojmë se shkalla (konvertuesi AD) nuk ka gabime të tjera matjeje përveç gabimit të kuantizimit AD.
Tani, ne përdorim dy shkallë të tilla identike për të matur dy tensionet DC të paraqitura në Figurën 1 pa ndërhyrje (situatë ideale) dhe me ndërhyrje.
Siç tregohet në Figurën 1, tensioni aktual i matur DC është 6.3V, dhe tensioni DC në figurën e majtë nuk ka asnjë ndërhyrje, dhe është një vlerë konstante. Figura në të djathtë tregon rrymën e vazhdueshme të shqetësuar nga rryma alternative, dhe ka një luhatje të caktuar në vlerë. Tensioni DC në diagramin e djathtë është i barabartë me tensionin DC në diagramin e majtë pas eliminimit të sinjalit të ndërhyrjes. Katrori i kuq në figurë përfaqëson rezultatin e konvertimit të konvertuesit AD.
Tension ideal DC pa ndërhyrje
Aplikoni një tension DC ndërhyrës me një vlerë mesatare zero
Bëni 10 matje të rrymës së vazhdueshme në dy rastet në figurën e mësipërme dhe më pas nxirrni mesataren e 10 matjeve.
Shkalla e parë në të majtë matet 10 herë dhe leximet janë të njëjta çdo herë. Për shkak të ndikimit të gabimit të kuantizimit AD, çdo lexim është 7V. Pas mesatarizimit të 10 matjeve, rezultati është ende 7V. Gabimi i kuantizimit AD është 0.7V dhe gabimi i matjes është 0.7V.
Shkalla e dytë në të djathtë ka ndryshuar në mënyrë dramatike:
Për shkak të ndryshimit në tensionin pozitiv dhe negativ të interferencës dhe amplitudën, gabimi i kuantizimit AD është i ndryshëm në pika të ndryshme matjeje. Me ndryshimin e gabimit të kuantizimit AD, rezultati i matjes AD ndryshon midis 6V dhe 7V. Shtatë nga matjet ishin 7V, vetëm tre ishin 6V, dhe mesatarja e 10 matjeve ishte 6.3V! Gabimi është 0V!
Në fakt, asnjë gabim nuk është i pamundur, sepse në botën objektive, nuk ka një tension të rreptë prej 6.3V! Megjithatë, me të vërtetë ka:
Në rast se nuk ka ndërhyrje, meqenëse çdo rezultat matjeje është i njëjtë, pas mesatarizimit të 10 matjeve, gabimi mbetet i pandryshuar!
Kur ka një sasi të përshtatshme ndërhyrjeje, pasi mesatarizohen 10 matje, gabimi i kuantizimit AD zvogëlohet me një rend madhësie! Rezolucioni përmirësohet me një rend madhësie! Saktësia e matjes përmirësohet gjithashtu me një rend madhësie!
Pyetjet kryesore janë:
A është e njëjta gjë kur tensioni i matur ka vlera të tjera?
Lexuesit mund të dëshirojnë të ndjekin marrëveshjen mbi ndërhyrjen në seksionin e dytë, të shprehin ndërhyrjen me një seri vlerash numerike, të mbivendosin ndërhyrjen në tensionin e matur dhe më pas të llogarisin rezultatet e matjes së secilës pikë sipas parimit të bartjes së konvertuesit AD, dhe më pas të llogarisin vlerën mesatare për verifikim, për sa kohë që amplituda e ndërhyrjes mund të shkaktojë ndryshimin e leximit pas kuantizimit AD, dhe frekuenca e marrjes së mostrave është mjaft e lartë (ndryshimet e amplitudës së ndërhyrjes kanë një proces tranzicioni, në vend të dy vlerave pozitive dhe negative), dhe saktësia duhet të përmirësohet!
Mund të vërtetohet se për sa kohë që tensioni i matur nuk është saktësisht një numër i plotë (nuk ekziston në botën objektive), do të ketë gabim kuantizimi AD, pavarësisht se sa i madh është gabimi i kuantizimit AD, për sa kohë që amplituda e ndërhyrjes është më e madhe se gabimi i kuantizimit AD ose më e madhe se rezolucioni minimal i AD, ajo do të shkaktojë që rezultati i matjes të ndryshojë midis dy vlerave ngjitur. Meqenëse ndërhyrja është pozitive dhe negative simetrike, madhësia dhe probabiliteti i uljes dhe rritjes janë të barabarta. Prandaj, kur vlera aktuale është më afër se cilës vlerë, probabiliteti se cila vlerë do të shfaqet është më i madh, dhe do të jetë afër cilës vlerë pas mesatares.
Kjo do të thotë: vlera mesatare e matjeve të shumëfishta (vlera mesatare e ndërhyrjes është zero) duhet të jetë më afër rezultatit të matjes pa ndërhyrje, domethënë, përdorimi i sinjalit të ndërhyrjes AC me një vlerë mesatare zero dhe mesatarizimi i matjeve të shumëfishta mund të zvogëlojë gabimet ekuivalente të kuantizimit AD, të përmirësojë rezolucionin e matjes AD dhe të përmirësojë saktësinë e matjes!
Koha e postimit: 13 korrik 2023
