數(shù)字化動態(tài)測量針對特定電壓測量中的應(yīng)用.pdf

1、精密測量是從高技術(shù)到實際工程應(yīng)用廣泛領(lǐng)域中最基礎(chǔ)的工作，它反映了各方面的技術(shù)發(fā)展和水平。所有的測量都存在設(shè)備分辨率的問題，而測量分辨率總是有限的，這就使得在測量時以標準值為中心的區(qū)域形成了一個模糊區(qū)。這個模糊區(qū)是根據(jù)兩個比對對象間的信號變化特性形成的。無論是集中的模糊區(qū)還是離散的模糊區(qū)，參考信號與被測信號間的比對特征能夠在模糊區(qū)的邊沿靈敏檢測出模糊區(qū)內(nèi)外的不同結(jié)果。這樣，檢測精度將大幅高于測量分辨率本身，并表現(xiàn)為更高的測量分辨率的穩(wěn)定度

2、指標，進而明顯提高很多物理量測量的最終精度。這種現(xiàn)象在廣泛物理量的測量中具有普遍性，我們稱之為邊沿效應(yīng)。
　　基于對動態(tài)模糊區(qū)邊沿效應(yīng)更深入的研究，我們在原靜態(tài)模糊區(qū)測量中提高分辨率的基礎(chǔ)之上，創(chuàng)新出一種新的理論方法，即獲取動態(tài)模糊區(qū)邊沿有效信息來提高量化精度，從而提高測量的精度。我們將此方法應(yīng)用于交流電壓測量來驗證該理論的可實施性。結(jié)果表明，其測量精度和頻率響應(yīng)有顯著提高。
　　本文所述的典型的應(yīng)用例子是針對動態(tài)信號，如交

3、流正弦信號的有效值電壓的測量。即使A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有限，量化誤差比較大的情況下，借助于A/D轉(zhuǎn)換發(fā)生的跳變沿處的穩(wěn)定度會獲得遠遠高于A/D轉(zhuǎn)換的量化值的精度。對于變化著的交流電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換器多個跳變沿捕捉在電壓信號上的對應(yīng)的時間處的電壓-數(shù)字對應(yīng)的值。這些采集點及其采集的時刻信息在一起準確地表達了信號的波形參數(shù)。其準確度已經(jīng)不受A/D轉(zhuǎn)換的量化誤差的影響，而是取決于該量化值在跳變沿處的“穩(wěn)定度”以及A/D轉(zhuǎn)換的線性度、噪聲的影響

4、等。基于這樣的認識，從整體上通過邊沿效應(yīng)的應(yīng)用可以大幅度地提高測量的精度，為了證明這一點以及邊沿效應(yīng)帶來的測量和處理方面的優(yōu)點，我們針對不同的被測交流電壓的有效值把經(jīng)過邊沿效應(yīng)處理的測量裝置分別與普通的A/D轉(zhuǎn)換器(均是8位)、6位半和3位半數(shù)字電壓表，以及標準電壓源和標準的交流電壓測量裝置同時測量進行比較。另外，也測量了不同頻率下的交流電壓的有效值。從總體上看，這種借助于多模糊區(qū)結(jié)構(gòu)的邊沿效應(yīng)的數(shù)字化的測量方法通過量化值的穩(wěn)定度及其邊