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模仿采样质量:精确度、灵敏度、精密度和噪声

了解灵敏度、精确度、精密度和噪声,以便理解和改进测量样本的质量。1. 测量灵敏度当谈及采样质量时,我们希望评估测量的精确度和精密度。 然而,我们

了解活络度、精确度、精密度和噪声,以便了解和改善丈量样本的质量。

1. 丈量活络度

当谈及采样质量时,咱们期望评价丈量的精确度和精密度。 可是,咱们首先要了解示波器的活络度,这一点非常重要。 活络度是指能够让丈量仪器做出呼应的输入信号的最小改变量。 也就是说,假如输入信号有一定量的改变-在某一活络度上-示波器上的数据也会发生改变。

请不要混杂了活络度、分辨率及码宽这三个不同的概念。 分辨率决议了码宽,它是指仪器能够显现的值之间的最小差值。 而活络度界说的是使仪器显现的丈量值发生改变的最小电压改变量。 比方,量程为10V的仪器可探测到的信号分辨率为1mv,可是它能够探测到的最小电压可能是15mv。 在这种状况下,仪器的分辨率为1 mV而活络度为15 mV。

在有些状况下,活络度比码广大。 起先这看起来好像有违常理——这意味着电压的改变值能够显现出来可是不能被辨认吗? 是的! 为了了解它所带来的长处,咱们想一想稳定直流电压。 假如电压一向坚持稳定没有误差固然会很好,可是信号一般会有细微的改变,如图1所示。在图中,活络度由红线标识,码宽相同也已被标识出。 在这个比方中,因为电压值没有超越活络度水平,因而它一向表现为同一数值—哪怕它比码广大。 它的长处在于不会引进噪音而且将信号作为稳定电压更为精确地显现出来。

图1. 活络度高于码宽能够消除噪声信号。

一旦信号电平开端上升并超越活络度后,仪器就会显现出不同的数值。 如图2所示,请记住丈量的精确度不可能高于活络度。

图2.一旦信号超越了活络度水平,仪器所显现的数值就会发生改变。

在怎么界说仪器的活络度方面还存在一些不合。 例如,在上述比方中,它被界说为一个常量。 在这种状况下,输入信号电平一旦到达活络度电平,信号值就会发生改变。 可是,有时它又是指信号的改变。 当信号改变量到达指定的活络度值时,仪器显现出的信号值会发生改变。 这种状况与肯定电压无关,而是与电压的改变量有关。 此外,有些仪器的活络度被界说在零邻近。

不仅仅是每个公司对活络度这个名词的界说不同,即使是同一个公司的不同产品在运用活络度这个词时,其运用的界说也会有细微改变。 经过查阅仪器标准来确认活络度的界说是很有必要的;假如在文中并没有详细阐明,那么需求联络公司作切当了解。

2. 精确度

精确度是指仪器能够如实地显现被测信号值的才能。 这个名词与分辨率无关,可是仪器的精确度不可能高于分辨率。

精确度的预期值各不相同,详细值取决于所运用的仪器或数字转换器。 比方,一般状况下数字万用表 (DMM)的预期精确度要比示波器高。 不同仪器精确度的核算办法会有所不同,可是咱们要常常查看仪器的特性来确认怎么给咱们所运用的仪器核算精确度。

示波器的精确度

示波器的精确度界说依据水平体系和笔直体系而有所不同。 水平体系与时刻标尺或X轴有关;水平体系的精确度是指时基的精确度。 笔直体系与被测电压或Y轴有关;笔直体系的精确度是指增益或偏置精确度。 一般状况下,笔直体系的精确度比水平体系的精确度更重要。

笔直体系精确度一般表明成输入信号的百分比和全量程的百分比。 一些产品标准中将输入信号分解成笔直增益和偏置精确度。 等式1给出了两种精确度界说办法。

等式1. 核算示波器的笔直精确度

比方,示波器的笔直精确度能够用以下办法界说。

咱们能够经过在20V的量程下输入10V电压信号来核算精确度。

DMM和电源的精确度

DMM和电源一般将精确度指定为读数的百分比。 等式2给出了三种不同确认DMM和电源精确度的办法。

等式2.核算DMM或电源的笔直精确度。

ppm是指兆比率。 大都阐明书中都运用多个表格来测定精确度。 精确度取决于丈量的类型、规模、前次校准的时刻。 查看您的阐明书,确认精确度是怎么核算的。

举个比方,将DMM设定在10V量程,并在23°C ±5°C环境下校准后操作90天,预期变为7V信号。 这些条件下的精度度为±(20 ppm读数 + 6 ppm量程)。 这样就能够依据以下公式核算精确度:

在这种状况下,读数与实践输入电压的误差应该在200 μV内。

DAQ设备的精确度

数据采集卡常常将精确度界说为与抱负传递函数的误差。 等式3显现了数据采集卡精确度界说的一个比方。

等式3.核算DAQ设备的精确度

然后对每项进行界说:

这些项中大部分都已在表格中界说出,而且这些界说以额外量程为根底。 产品标准中也规则了噪声不确认度的核算办法。 噪声不确认度是指丈量的不确认度,这一不确认性是因为在丈量过程中存在噪声搅扰,这一搅扰会影响精确度。

别的,您的设备可能有多个精度表,运用哪个精度表取决于您是查找模仿输入的精确度、模仿输出的精确度以及您是否启用了滤波器。

3. 精密度

精确度与精密度的概念常常互用,可是两者仍有细微差别。 精密度用来描绘仪器丈量的稳定性以及在输入信号相同的状况下屡次丈量的成果坚持一致的才能。 可是,精确度是指丈量值与实践值的挨近程度,而精密度是指屡次丈量成果坚持一致的程度。

图3.精密度与精确度相关但不相同

精密度一般遭到仪器噪声和短期漂移的影响。 仪器的精密度一般不会直接给定,而是与其他参数有关,比方传输比标准、噪声和温度漂移。 可是,假如您进行了一系列的丈量,就能够核算出精密度。

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