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

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今日私たちが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。干渉があると測定精度が低下します。ひどい場合には正常に測定できなくなります。この観点から見ると、干渉によって測定精度が向上する可能性がありますが、これは誤りです。

しかし、これはいつもそうなのでしょうか？干渉によって測定精度が低下せず、むしろ向上する状況はありますか?

答えは「はい」です！

2. 干渉協定

実際の状況と組み合わせて、干渉に関して次の合意を行います。

• 干渉には DC 成分は含まれません。実際の測定では、干渉は主に AC 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いです。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になります。この点は実測では必ずしも当てはまらない。ただし、干渉は通常、より高い周波数の AC 信号であるため、ほとんどの干渉では、長期間にわたってゼロ平均という規則が妥当です。

3. 干渉下での測定精度

現在、ほとんどの電気測定器やメーターにはADコンバータが使用されており、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。一般に、AD コンバータの分解能が高いほど測定精度が高くなります。

ただし、AD の解像度には常に制限があります。ADの分解能が3ビット、最高測定電圧が8Vとすると、ADコンバータは1Vを8分割したスケールに相当します。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げられるか切り捨てられるが、本論文では小数点以下は繰り上げられるものとする。持ち運んだり廃棄すると測定誤差の原因となります。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、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 2 つの DC 電圧を干渉なし (理想的な状況) と干渉ありで測定します。

図 1 に示すように、実際に測定された DC 電圧は 6.3 V であり、左図の DC 電圧は干渉がなく、値が一定です。右図は直流電流が交流電流に乱れたもので、値に多少のばらつきがあります。右の図の DC 電圧は、干渉信号を除去した後の左の図の DC 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ます。