Споры с SashaPro

Xan>> Ты "путаешься в показаниях".
SashaMaks> Где?
Xan>> Какое разрешение у линейки с миллиметровыми делениями?
SashaMaks> Для разрешения нужен ещё диапазон её измерения.

Вот тут и путаешься.
По определению разрешение линейки 1 миллиметр.

Если у тебя вольтметр показывает до единиц милливольта, то разрешение 1 милливольт.
У меня 200-тонные весы могут показывать единицы килограммов (в настроечном режиме), но чтоб юзер не волновался мельтешением показаний, их "загрубляют", чтоб показания скакали по 50 кг. Или по 100.
Для юзера разрешение получается 100 кг.
Ни к точности, ни к шумам это не имеет никакого отношения.


Xan>> Чему равна мощность шумов дискретизации?
SashaMaks> Не знаю такого определения: "шум дискретизации".
SashaMaks> У "Гугла" тоже спрашивал много раз и по всякому, он тоже не знает(((

Инет == помойка. Когда надо, хрен чего найдёшь. Только порнуха хорошо находится всякая!

(Шум квантования — Википедия)

Текст там заумный, но посмотри на картинку с синусоидой.
Там нарисован разностный сигнал между истинным (аналоговым) сигналом и получившимся после АЦП.
Если взять средний квадрат (мощность/энергию) этого разностного сигнала, то получится 1/6 от дискрета.
Ну, если считать, что дискрет единица, то просто 1/6.
sqrt(1/6) = 0.408...
Понятно, что примерно 1/6, статистически.
Можешь попробовать на симуляторе.
Вот это — шум квантования. Или дискретизации, поскольку цифровой сигнал дискретный.

=====

На двух картинках аналоговый сигнал и горизонтальные линии границ дискретов АЦП.
Какой будет сигнал на выходе АЦП в первом и втором случае?
И как насчёт шумов квантования?

SashaMaks>> Для разрешения нужен ещё диапазон её измерения.
Xan> Вот тут и путаешься.

Разрешение на примере АЦП:
X * Δ / Д, где:
X - какая-то измеряемая величина;
Δ - идеальная точность измерения АЦП = 1 [МЗР];
Д - Весь диапазон его измерений [МЗР].
(Аналого-цифровой преобразователь — Википедия)

Xan> Можешь попробовать на симуляторе.

Это всё действительно очень интересно, но не для этой темы и не в данном конкретном случае.
Ну и там Δ ошибки квантования находится в пределах 1 МЗР.

Xan> Вот это — шум квантования. Или дискретизации, поскольку цифровой сигнал дискретный.
Xan> =====
Xan> На двух картинках аналоговый сигнал и горизонтальные линии границ дискретов АЦП.
Xan> Какой будет сигнал на выходе АЦП в первом и втором случае?
Xan> И как насчёт шумов квантования?

Теперь от "линеек" обратно к АЦП.

У твоего АЦП приходится 16 делений на 1 деление моего АЦП.
То погрешность ±22 в попугаях твоего АЦП составит ±1,375 попугаев моего АЦП, что больше в 2,75 раз, чем идеальная для него ±0,5.

Чтобы была актуальна ошибка квантования, нужно вплотную подойти к ±0,5, насколько не знаю, не считал, не оценивал.

Потом вот тут логика: (Стенд и оборудование для испытаний и измерений VIII [SashaMaks#27.10.17 13:32]) работы уже нового устройства.
На старом STM32F303xx было так:
1. 181 – усреднённое сложение внутри 12-разрядного АЦП.
2. 32 – сложений в ЦП.
3. Выходной сигнал 10000 Гц

Итого 57 920 000, что несколько меньше, вероятно, максимума в тактах производительности ядра чипа на 72 МГц.

А выходное значение записывалось в виде:
(сумма 32-х значений) >> 5 или 131072 / 32 = 4096.

Таким образом зарезались (отфильтровывались) лишние шумы сразу. А этого можно было и не делать или выдать данные (сумма 32-х значений) >> 1 или 131072 / 2 = 65536. Вот только эта "блоха" (ошибка квантования) мало чего даст для моего АЦП, так как и у него тоже избыточная разрешающая способность.

Ну и для симуляции нужны цифры, а не сглаженные кривые на картинке критически малых размеров разрешения (это уже разрешение на примере растровой графики).

SashaMaks> Разрешение на примере АЦП:
SashaMaks> X * Δ / Д, где:

Тебя несёт в глубины.
Разрешение линейки — просто миллиметр
Разрешение АЦП [без единиц] — просто младший разряд.
Разрешение по напряжению — тогда да, надо диапазон входных напряжений. Но это уже глубины.

Ты перепрыгиваешь через какие-то логические звенья, а мне приходится всю цепь за тобой восстанавливать.
Мне это трудно. Я устаю. И тратится время моей жизни.
Давай прекратим разговор.
Если тебе от меня нужно какую-то информацию, я отвечу.
Если ты хочешь мне доказать, что у меня плохой АЦП, то не надо.

Xan> Тебя несёт в глубины.

Никуда меня не несёт, я вообще по-простому оценил погрешность измерения на глаз, а в дебри ты полез в надежде, что сузится этот самый диапазон погрешности с 80 до 11.

Xan> Разрешение линейки — просто миллиметр
Xan> Разрешение АЦП [без единиц] — просто младший разряд.

Я так и брал сразу 1/4096 или просто 4096. Но и тут надо придраться к обратности или необратности дроби.

Xan> Давай прекратим разговор.

Хорошо.

Xan> Если ты хочешь мне доказать, что у меня плохой АЦП, то не надо.

Я такого не говорил, не писал и не доказывал.
(Споры с SashaPro [SashaMaks#25.10.17 07:25])

Твой АЦП очень хороший, но дорогой и своей хорешести для тензодатчика не отрабатывает на частоте измерений 5-10 кГц.
Вот если бы он давал погрешность в этом сигнале на уровне ниже, чем ±16 или мог различить более 4096 сигналов на всём диапазоне измерений, то да. Такое можно сделать, если увеличить число сложений или сильнее усреднить каждое измерение, но тогда частота данных будет очень низкая.

Это проблема тензодатчиков - они очень шумные.

В моём устройстве каждое измерение усредняется из 3824...5792 измерений АЦП, и я бы ещё добавил.

SashaMaks> Это проблема тензодатчиков - они очень шумные.

Предположим, я не осведомлен о теме - можно уточнить что именно значит "шум в тензодатчикe" на самом деле и почему "они очень шумные"?

Или лучше, пожалуйста объясни, учитывая конструкцию тензодатчика, что и где вызывает этот шум в тензодатчике? Я не говорю о внешнем шуме, шуме до и потом, а в самом сенсоре.

SashaMaks> Нужно тогда чётко написать что такое "оверсэмплинг".

Оверсамплинг работает подобно ШИМ, когда сигнал болтается между двумя уровнями 0 и 1, но на каком-то уровне он находится по времени больше, чем на другом. Тогда, после фильтрации можно будет получить некую дробную часть.

зы. сорри, не удержался

SashaMaks> Полезный сигнал же складывается из инерциальной составляющей + колебания. Датчик не разложит его обратно, а кривая нужна точная. Получается, что и колебания нужно точно мерить, иначе сумма будет уплывать не пойми как.

ВЧ колебания убираются из сигнала аналоговым фильтром, если датчик аналоговый. Тогда перед АЦП ставится антиалиасинговый фильтр, который и фильтрует эти 1000 Гц из полезного сигнала, у которого частота десятки герц. Для этого не надо помеху точно оцифровывать, а потом убирать усреднением при обработке. А вот если датчик цифровой и может брать отсчеты с частотой 10Гц к примеру, а помеха (вибрация) прет с частотой 1000 Гц, тады ой. Никакая обработка не спасет.

diakin> Оверсамплинг работает подобно ШИМ, когда сигнал болтается между двумя уровнями 0 и 1, но на каком-то уровне он находится по времени больше, чем на другом. Тогда, после фильтрации можно будет получить некую дробную часть.
diakin> зы. сорри, не удержался

Лучше бы раньше)))

Получается, что это просто фильтр, который давит, к примеру, помеху квантования, делая ступенчатое представление полученных данных более плавным.

Но фильтр на выходе "точность измерений" не повышает более того, что есть для инструмента измерения - АЦП.

diakin> Тогда перед АЦП ставится антиалиасинговый фильтр, который и фильтрует эти 1000 Гц из полезного сигнала, у которого частота десятки герц.

А если выходной сигнал записывается с частотой 10000 Гц, а не 10 Гц, есть такой фильтр?

pinko> Или лучше, пожалуйста объясни, учитывая конструкцию тензодатчика, что и где вызывает этот шум в тензодатчике? Я не говорю о внешнем шуме, шуме до и потом, а в самом сенсоре.

Тебе эта матчасть зачем нужна?
Я что-то не так написал?

SashaMaks> Тебе эта матчасть зачем нужна?
SashaMaks> Я что-то не так написал?

Мне просто было интересно, когда ты сказарл что "тензодатчики - они очень шумные", говоришь ли ты о:

- какой то шуме в резистивном мостике - что-то еще кроме теплового шума, что я не знаю?
или
- механических вибрациях из-за особенностей конструкции - конструкции стенда, тип и материал тензодатчика ...- которые появляются как шум в сигналом.

diakin>> Тогда перед АЦП ставится антиалиасинговый фильтр, который и фильтрует эти 1000 Гц из полезного сигнала, у которого частота десятки герц.
SashaMaks> А если выходной сигнал записывается с частотой 10000 Гц, а не 10 Гц, есть такой фильтр?

Что имеется в виду? Что значит "сигнал записывается с частотой 10000 Гц"?

SashaMaks> Лучше бы раньше)))

SashaMaks> Получается, что это просто фильтр, который давит, к примеру, помеху квантования, делая ступенчатое представление полученных данных более плавным.
SashaMaks> Но фильтр на выходе "точность измерений" не повышает более того, что есть для инструмента измерения - АЦП.

Я похоже ошибся, не об оверсамплинге говорил. )
"Подмешивание псевдослучайного сигнала (dither)[править | править вики-текст]
Некоторые характеристики АЦП могут быть улучшены путём использования методики подмешивания псевдослучайного сигнала (англ. dither). Она заключается в добавлении к входному аналоговому сигналу случайного шума (белый шум) небольшой амплитуды. Амплитуда шума, как правило, выбирается на уровне половины МЗР. Эффект от такого добавления заключается в том, что состояние МЗР случайным образом переходит между состояниями 0 и 1 при очень малом входном сигнале (без добавления шума МЗР был бы в состоянии 0 или 1 долговременно). Для сигнала с подмешанным шумом вместо простого округления сигнала до ближайшего разряда происходит случайное округление вверх или вниз, причём среднее время, в течение которого сигнал округлён к тому или иному уровню, зависит от того, насколько сигнал близок к этому уровню. Таким образом, оцифрованный сигнал содержит информацию об амплитуде сигнала с разрешающей способностью лучше, чем МЗР, то есть происходит увеличение эффективной разрядности АЦП. "

Точность не увеличивается, увеличивается разрешение. То есть измерительная система "чувствует" изменения сигнала меньше чем единица младшего разряда АЦП.

ps. Ходя товарищи из AD и пр. называют это "IMPROVING ADC RESOLUTION BY OVERSAMPLING AND AVERAGING"

SashaMaks> Получается, что это просто фильтр, который давит, к примеру, помеху квантования, делая ступенчатое представление полученных данных более плавным.
SashaMaks> Но фильтр на выходе "точность измерений" не повышает более того, что есть для инструмента измерения - АЦП.

Мм.. точность тоже повышает. Уменьшается ошибка измерения в смысле разности между реальным сигналом и измеренным. Если у нас сигнал 100,35 емр, то без оверсемплинга прибор показал бы 100, а так может показать 100.35

diakin> "Подмешивание псевдослучайного сигнала

Мне нужно было сделать разрешение больше, чем давал АЦП, и я ему подмешал и усреднил.
Ступенчатость уменьшилась, алгоритму (поддержания температуры) стало хорошо, задача была решена.

Однако, когда "посмотрел в микроскоп", вместо красивой прямой линии получилась волнистая — ступеньки АЦП не сгладились до конца.
Кроме того, было прекрасно видно, что ступеньки изначально разной высоты. В доках про АЦП говорилось "без пропусков", но одинаковость ступенек не обещалась.

Так что да, разрешение улучшается, а точность очень не очень.

diakin> Мм.. точность тоже повышает. ... прибор показал бы 100, а так может показать 100.35

У тебя "дихотомия" тут.
Может/не может с точки зрения точности = не может. А вот чувствительность будет выше - это да.

Тут (Споры с SashaPro [SashaMaks#17.08.16 18:24])

Я уже приводил источник, где черным по белому написано, что усреднение не повышает точность выше инструментальной. Вероятно это доказано было и уровень этой информации выше, чем ИМХО, но она находится в этой теме и ИМХО местных "аторитетов" здесь выше общепринятых научных доказательств.

Я нигде ещё не видел ни одного научного доказательства на практике того, что усреднение повысило бы точность измерения выше инструментальной, а слова об этом видел.

Более без этих доказательств считаю бессмысленным начинать N-ый круг пустого срача вокруг этой темы.

diakin> Что имеется в виду? Что значит "сигнал записывается с частотой 10000 Гц"?

Это значит, что нужно давить помехи с частотами больше 10 кГц. И есть для этого какие-то специализированные железяки, о которых ты писал выше?

diakin>> Мм.. точность тоже повышает. ... прибор показал бы 100, а так может показать 100.35

SashaMaks> Я уже приводил источник, где черным по белому написано, что усреднение не повышает точность выше инструментальной.

Здесь речь не идет о том, что просто взять побольше отсчетов и усреднить. Уменьшается инструментальная погрешность вследствие уменьшения ошибок квантования.

Если взять два идеальных АЦП один 10 разр. а другой 16 разр. - какой будет более точный?
Ошибка измерения у которого будет меньше?

Xan> Однако, когда "посмотрел в микроскоп", вместо красивой прямой линии получилась волнистая — ступеньки АЦП не сгладились до конца.

Xan> Так что да, разрешение улучшается, а точность очень не очень.

Ну так все равно погрешность стала меньше чем изначальная ступенька АЦП. Значит точность повысилась.

diakin>> Что имеется в виду? Что значит "сигнал записывается с частотой 10000 Гц"?
SashaMaks> Это значит, что нужно давить помехи с частотами больше 10 кГц. И есть для этого какие-то специализированные железяки, о которых ты писал выше?

Помехи с частотами больше 10 кГц убираются из сигнала аналоговым фильтром, если датчик аналоговый.
Тогда перед АЦП ставится антиалиасинговый фильтр, который фильтрует эти 10000 Гц из полезного сигнала, у которого частота (к примеру)десятки герц.
Какие спец. железяки? Есть датчик, после датчика фильтр, который обрезает полосу сверху.
После фильтра в сигнале уже не будет помехи с частотой 10 кгц. А полезный сигнал 10 Гц останется и он подается на АЦП..


А вот если датчик цифровой и может брать отсчеты с частотой 10Гц к примеру, а помеха (вибрация) прет с частотой 10000 Гц, тады ой. Никакая обработка не спасет.
Потому что датчик будет выхватывать с частотой 10 Гц точки из сигнала 10 кГц.

diakin> Ну так все равно погрешность стала меньше чем изначальная ступенька АЦП. Значит точность повысилась.

Точность повышается другими методами см. метрологию.
А так только чувствительность повысилась и то не сильно.

diakin> Потому что датчик будет выхватывать с частотой 10 Гц точки из сигнала 10 кГц.

У моего устройства полезный сигнал 10 000 Гц.

diakin>> Потому что датчик будет выхватывать с частотой 10 Гц точки из сигнала 10 кГц.
SashaMaks> У моего устройства полезный сигнал 10 000 Гц.

Полезный в каком смысле? Там что за информация?
А у помехи какая частота?

diakin> Полезный в каком смысле? Там что за информация?

Сила тяги двигателя.

diakin> А у помехи какая частота?

Более 10000 Гц.

SashaMaks> Сила тяги двигателя.

SashaMaks> Более 10000 Гц.

Каким образом может быть полезно измерение тяги с частотой 10кГц?
Это может нравиться, но полезность заканчивается на сотнях герц.