Некохерентни честоти в измервателната система
Тази статия обяснява термина честотна кохерентност, обяснява как да се получат кохерентни честоти и описва възможните фактори на честотна некохерентност, влияещи върху измервателната система.
Във физиката кохерентността е съгласуваността на няколко колебателни или вълнови процеси във времето, която се проявява, когато се добавят. Консистенцията означава постоянството на фазовата разлика и честотите на тези процеси, което, когато се добави, дава стационарен (непроменлив) модел на смущение.
Кохерентни могат да бъдат не само равни честоти, но и честотите F1 и F2, свързани една с друга като съотношение на естествените числа M и N:
тъй като такива честоти, когато си взаимодействат, също дават стационарен модел на смущение.
В техническа система може да се получи кохерентната честота на сигнала по отношение на честотата на референтния осцилаторен сигнал:
- постоянно забавяне на референтния честотен сигнал;
- чрез разделяне на честотата на еталонния осцилатор с помощта на броеща верига за разделяне на честотата;
- честотен синтез чрез фазова синхронизирана система (PLL) или други методи за синтез, базирани на оригиналните кохерентни честоти.
Всяка реална измервателна система е в зоната на влияние на различни честоти, присъстващи в оригиналния сигнал, и честотите на въздействащите физически процеси в самата измервателна система (честота на захранване, честота на превключване на импулсното захранване, честота на ADC преобразуване и други фактори). В този случай честотите от независими източници са некохерентни.
Нека зададем въпроса така:
При равни други условия е възможно да се постигне по-малка грешка при измерванеизмервателна система с кохерентни или некохерентни честоти на въздействащи процеси?
В система с некохерентни честоти на процеси, възможното им взаимодействие ще доведе до нестационарен (т.е. случаен) модел на смущение. И този фактор на влияние ще генерира не само случаен компонент на грешката на измерване, но и непостоянна грешка (например поради зависимостта на честотата от температурата), което ще влоши повторяемостта на резултатите от измерването.
В система с кохерентни честоти на процесите, с тяхното възможно взаимодействие, ще има стационарен (т.е. неслучаен) модел на смущение. И този влияещ фактор ще генерира систематичен компонент на грешката на измерване, който може да бъде (поне частично) компенсиран, например чрез калибриране или калибриране, или чрез друг метод за обработка на сигнала, който отчита постоянния характер на влияещата кохерентна интерференция (например, с метод за синхронно измерване по отношение на фазата на мрежовото напрежение от 50 Hz).
Методът за обработка на кохерентен сигнал използва познания за кохерентните свойства на смущението или сигнала по отношение на известна честота. Например, ако измервателната система е засегната от синхронни смущения, тогава по време на измерванията могат да се вземат само периодични участъци от сигнала, където смущенията нямат ефект. При този метод периодичните смущения трябва да бъдат изолирани чрез отделен канал за измерване и този канал трябва да стане канал за синхронизация. Ако в измервателната система има канал за синхронизация, тогава методът на обработка, използващ синхронизация, се нарича още синхронен.