干渉によって測定精度が向上するというのは本当ですか?

I. はじめに

水でキャンドルに火がつくって本当？本当ですよ！

ヘビが鶏冠石を怖がるというのは本当ですか？それは間違いです！

本日議論する内容は次のとおりです。

干渉によって測定精度が向上するというのは本当ですか?

通常の状況では、干渉は測定の天敵です。干渉は測定精度を低下させます。深刻な場合には、測定が正常に行われなくなります。この観点から見ると、干渉は測定精度を向上させる可能性があると考えられていますが、これは誤りです。

しかし、これは常に当てはまるのでしょうか？干渉によって測定精度が低下するのではなく、むしろ向上する状況はあるのでしょうか？

答えはイエスです！

2. 干渉協定

実際の状況と合わせて、干渉に関して以下の合意をします。

• 干渉には直流成分は含まれません。実際の測定では、干渉は主に交流干渉であり、この仮定は妥当です。
• 測定されたDC電圧と比較すると、干渉の振幅は比較的小さく、これは実際の状況と一致しています。
• 干渉は周期的な信号、つまり一定期間内の平均値がゼロとなる信号です。この点は実際の測定では必ずしも当てはまりません。しかし、干渉は一般的に高周波の交流信号であるため、ほとんどの干渉において、より長い期間にわたって平均値がゼロとなるという慣習は妥当です。

3. 干渉下での測定精度

現在、ほとんどの電気計測機器やメーターはADコンバータを使用しており、その測定精度はADコンバータの分解能と密接に関係しています。一般的に、分解能が高いADコンバータほど測定精度も高くなります。

しかし、ADの分解能には常に限界があります。ADの分解能が3ビットで、最高測定電圧が8Vであると仮定すると、ADコンバータは8分割された目盛りに相当し、各分割は1Vです。は1Vです。このADの測定結果は常に整数であり、小数部は常に繰り上がりまたは切り捨てられます。この論文では繰り上がりを前提としています。繰り上がりまたは切り捨ては測定誤差を引き起こします。たとえば、6.3Vは6Vより大きく7Vより小さいです。AD測定結果は7Vであり、0.7Vの誤差があります。この誤差をAD量子化誤差と呼びます。

解析の便宜上、スケール（AD コンバータ）には AD 量子化誤差以外の測定誤差はないものと仮定します。

ここで、このような 2 つの同一のスケールを使用して、図 1 に示す干渉なし (理想的な状況) と干渉ありの 2 つの DC 電圧を測定します。

図1に示すように、実際に測定された直流電圧は6.3Vであり、左図の直流電圧には干渉がなく、値は一定です。右図は交流電流によって乱された直流電流を示しており、値に一定の変動があります。右図の直流電圧は、干渉信号を除去した後の左図の直流電圧と等しくなります。図中の赤い四角は、ADコンバータの変換結果を表しています。