專利名稱：準(zhǔn)真值測(cè)量裝置及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)真值的測(cè)量方法，是一種對(duì)質(zhì)量和電壓及一切可以轉(zhuǎn)換為電壓的各種物理量的新的測(cè)量方法。
現(xiàn)有的測(cè)量方法是首先選定一已知標(biāo)準(zhǔn)量，然后以此已知標(biāo)準(zhǔn)去度量被測(cè)量。根據(jù)被測(cè)量占已知標(biāo)準(zhǔn)量的比例來衡量被測(cè)之值。這種測(cè)量方法首先是認(rèn)定已知的標(biāo)準(zhǔn)量的變化可以忽略不計(jì)，它可以稱為絕對(duì)測(cè)量方法，即認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)量是絕對(duì)不變的。事實(shí)上，在測(cè)試過程中選定的標(biāo)準(zhǔn)量也是變量。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述缺點(diǎn)，研究一種全新的測(cè)試方法，該方法適用于電壓、質(zhì)量等各種物理參量的測(cè)試，該方法求值上盡量接近真實(shí)值的測(cè)量方法。
本發(fā)明的方案如下本發(fā)明提出方法首先要對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)量的漂移給予實(shí)時(shí)測(cè)量，其次還要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的變化對(duì)被測(cè)參量予以修正。本發(fā)明的測(cè)量裝置組成如下①標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器IC1由一路或多路組成，產(chǎn)生一路或多路獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)電壓Va(t)或Va(t)、Va′(t)、Va″(t)…，視輸入變量不同，三變量系統(tǒng)只一路Va(t)。每增加一個(gè)變量就增加一路輸出；②數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC2在計(jì)算機(jī)電路的控制下產(chǎn)生一隨測(cè)量次數(shù)的變化而遞增或遞減的階梯三角波電壓Vs，該系統(tǒng)亦可由超低頻三角波電壓發(fā)生器電路取代；③反相器IC3將階梯三角波電壓反相，以形成一個(gè)和IC2變化方向完全相反的階梯三角波電壓Vs；④電壓變換合成器IC4，用以將Va(t)電壓和Vs電壓合成一個(gè)新電壓Vb(t)，它首先將Vs電壓給以足夠的衰減，并將Va(t)電壓給予微量衰減之后，將兩路電壓疊加形成Vb(t)電壓，滿足Va(t)＞Vb(t)的條件；⑤電壓變換合成器IC5，將Va(t)電壓和Vs電壓進(jìn)行變換合成Vc(t)電壓，此電壓滿足Va(t)＞Vc(t)條件，可使Vb(t)、Vc(t)盡量和Va(t)接近，以不產(chǎn)生溢出誤差為條件。由于Vs和Vs是反相變化的，所以由此形成的Vb(t)和Vc(t)兩電壓具有各向異性的變化特性，Va(t)、Vb(t)、Vc(t)這三個(gè)變量，以至于n個(gè)變量也滿足各向異性的變化條件，②、③、④、⑤部分亦可用任何具有互為反向緩慢變化的電壓發(fā)生器取代；⑥模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6用于將模擬量變換成與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字量電路部分，本電路可用Va(t)、Vb(t)、Vc(t)中任何一個(gè)量做標(biāo)準(zhǔn)。在檢測(cè)時(shí)，既可以在某時(shí)刻i同時(shí)對(duì)Vb(t)和Vc(t)、Va(t)進(jìn)行檢測(cè)，也可采用異步檢測(cè)方式，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路輸入端加入分時(shí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，即將Va(t)電壓與其余n－1個(gè)電壓分時(shí)比較，要求分時(shí)檢測(cè)時(shí)間的總和要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩次相鄰分時(shí)檢測(cè)的周期時(shí)間，對(duì)不同的檢測(cè)要求提出了模數(shù)變換器的檢測(cè)速度的要求，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6在兩次分時(shí)檢測(cè)的間隔內(nèi)對(duì)未知電壓Vx(t)進(jìn)行測(cè)試；⑦計(jì)算機(jī)電路IC7，任務(wù)是1.接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6的采樣數(shù)據(jù)，采樣過程在計(jì)算機(jī)控制下完成；2.并控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC2電路產(chǎn)生階梯三角波電壓；3.數(shù)據(jù)處理，即將模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6的輸入數(shù)據(jù)按一定的程序進(jìn)行處理；4.接收健盤命令并決定測(cè)量和顯示方式；⑧顯示電路IC8，顯示被測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)值；⑨鍵盤IC9，用于輸入指令；⑩電源電路IC10-隨檢測(cè)系統(tǒng)的精度要求而變化，如提高檢測(cè)精度，則供電電路的穩(wěn)定度及噪聲都控制在對(duì)應(yīng)的等級(jí)上。上述標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器IC1或IC1′、IC2′…和模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6相接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6和未知電壓Vx(t)相接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC2輸入信號(hào)和計(jì)算機(jī)電路IC7相接，輸出端和電壓變換合成器之一的IC4相接，IC4的另一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6相接，電壓變換合成器IC4和IC1、IC6的公共點(diǎn)相接。反相器IC3一端IC2及置C4的公共點(diǎn)相接，另一端和電壓變換合成器之二的IC5相接，IC5的另一端和IC6相接，IC5還和IC1及IC4的公共點(diǎn)相接。計(jì)算機(jī)電路IC7除和控制鍵盤IC9及顯示電路IC8相接外，還和模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6相接。
本發(fā)明提出的方法中，首先須對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)量的漂移予以實(shí)時(shí)測(cè)量，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的變化，對(duì)被測(cè)參數(shù)予以修正，其采樣和數(shù)據(jù)處理過程如下一.對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)量予以實(shí)時(shí)測(cè)量A.第i＋1次測(cè)量相對(duì)于第i次測(cè)量在各向異性條件下，采樣過程應(yīng)滿足 的條件。
B.數(shù)據(jù)處理過程在滿足采樣的條件下，n變量測(cè)量系統(tǒng)的滿度值為M。第一次測(cè)量由Va(1)去測(cè)量Vb(1)、Vc(1)、Va′(1)、Va″(1)……，測(cè)量值為Vb1、Vc1……，Va(1)由另一系統(tǒng)測(cè)得的值為Va1。Va1、Vb1、Vc1、Va′1、Va″1……有相同末位數(shù)值單位。
建立第一次測(cè)量方程并求特解Va(1)－Vb(1)＝Y(jié)1(1)＝M－Vb1Va(1)－Vc(1)＝Y(jié)2(1)＝M－Vc1Va(1)－Va′(1)＝Y(jié)3(1)＝M－V′a1Va(1)－Va″(1)＝Y(jié)4(1)＝M－V″a1 Va(1)＋Vb(1)＋Vc(1)＋Va′(1)＋Va″(1)＋…＝R(1)；令R(1)＝0，求特解求得其特解為 求 值ϵ^(1)=Va1-V^a(1)]]>第一次測(cè)量的準(zhǔn)真值分別為Vb(1)=V^b(1)+ϵ^(1);Vc(1)=V^c(1)+ϵ^(1);]]>Va′(1)=V^a′(1)+ϵ^(1);Va″(1)=V^a″(1)+ϵ^(1);]]>……，然后進(jìn)行第二次測(cè)量；依次建立測(cè)量公式，Va(2)－Vb(2)＝Y(jié)1(2)＝M－Vb2Va(2)－Vc(2)＝Y(jié)2(2)＝M－Vc2Va(2)－Va′(2)＝Y(jié)3(2)＝M－Va′2Va(2)－Va″(2)＝Y(jié)4(2)＝M－Va″2 Va(2)＋Vb(2)＋Vc(2)＋Va′(2)＋Va″(2)＋…＝R(2)令R(2)＝0，求特解求得其特解為 求 值ϵ^(2)=a(2)-a′(2)]]>(a(2)表示末位數(shù)值單位的整數(shù)倍部分，a′(2)表示小于末位數(shù)值單位部分)又Δ＝R(2)－R(1)＝n[a(2)－a(1)]＋n[a′(2)－a′(1)]＝nξ(1)＋ψ(1)其ξ(1)＝[a(2)－a(1)]，ψ(1)＝n[a′(2)－a′(1)]在滿足采樣條件下 其中ξ(1)應(yīng)滿足|Δ|為最小的條件，利用公式ϵ^(2)=a(2)+a′(2),]]>其中a′(2)、 皆已知，故Δ值已知，ξ(1)值已知，根據(jù)ξ(1)＝a(2)－a(1)，則a(2)可求，又根據(jù)ϵ^(2)=a(2)+a′(2),]]>則 值求出。得出第二次測(cè)量的準(zhǔn)真值分別為Va(2)=V^a(2)+ϵ^(2);Va(2)=V^b(2)+ϵ^(2);]]>Vc(2)=V^c(2)+ϵ^(2);Va′(2)=V^a′(2)+ϵ^(2);]]>Va″(2)=V^a″(2)+ϵ^(2)……]]>然后進(jìn)行第三次測(cè)量，依第二次測(cè)量方法建立公式，求特解，求ϵ^(3)]]>值，求第三次測(cè)量的準(zhǔn)真值……，然后第4次、第5次……直至無限多次測(cè)量的準(zhǔn)真值。
二.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的變化給被測(cè)量予以修正，依Va(t)去測(cè)量被測(cè)電壓Vx(t)值，測(cè)得值Vx(測(cè))，此時(shí)Va(t)的準(zhǔn)真值已由前法測(cè)得Va(i)，依ΔVa(i)＝Va(i)－M，依公式 本發(fā)明提出的測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理過程中所用公式及推導(dǎo)理論均為本發(fā)明獨(dú)自提出的，將在實(shí)施例后以附錄形式介紹，以便支持本發(fā)明的方法。
本發(fā)明以全新的方法及裝置，測(cè)量出盡可能接近真實(shí)值的準(zhǔn)真值，對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)量的漂移給予實(shí)時(shí)的測(cè)量，改變了以往測(cè)量中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量變化予以忽略不計(jì)的傳統(tǒng)測(cè)量方法，從而大大提高了測(cè)量精度，這種方法具有被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量放在同一平等位置的意義，其測(cè)試結(jié)果具有同等測(cè)量誤差傳遞。適用于質(zhì)量，直流電壓測(cè)量及一切可轉(zhuǎn)化為直流電壓的物理量如溫度、力等的測(cè)量。
下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以說明

圖1-圖4為本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。其中圖1為三變量測(cè)試方框圖；圖2是五變量測(cè)試方框圖；圖3為具有電壓修正功能的五變量測(cè)試方框圖；圖4是差值測(cè)量法的方框圖。
實(shí)施例1(三變量測(cè)試系統(tǒng))在三變量測(cè)量系統(tǒng)中IC1-標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器，輸出一路標(biāo)準(zhǔn)電壓Va(t)。IC2-數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在計(jì)算機(jī)的控制下產(chǎn)生一隨測(cè)量次數(shù)變化而遞增或遞減的階梯三角波電壓Vs，該系統(tǒng)可由超低頻三角波電壓發(fā)生器代；IC3-反相器，將IC2產(chǎn)生的階梯三角波電壓反相，形成與階梯三角波電壓Vs完全反向的階梯三角波Vs；IC4-電壓變換合成器之一，接收Va(t)電壓和Vs電壓形成一路新電壓Vb(t)，在電路內(nèi)，該電路首先將Vs電壓給以足夠量的衰減，將Va(t)電壓給予微量的衰減(視電路原理而定)，然后將兩路電壓疊加形成Vb(t)滿足Va(t)＞Vb(t)，且Vb(t)又隨著Vs階梯三角波電壓的變化而微弱變化；IC5-電壓合成器之二，電路構(gòu)成與IC4可相同，但其作用是將Va(t)電壓Vs電壓進(jìn)行變換合成而形成Vc(t)，滿足Va(t)＞Vc(t)條件，Va(t)、Vb(t)、Vc(t)三變量滿足了各向異性變化之條件；IC6-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量變換成與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字量電路可以Va(t)、Vb(t)、Vc(t)中任一量做參照標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常選擇Va(t)為參照標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)時(shí)采用同步檢測(cè)方式，在i時(shí)刻同時(shí)對(duì)Va(t)、Vb(t)進(jìn)行檢測(cè)。也可采用異步檢測(cè)方式，如采用異步檢測(cè)方式在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路內(nèi)加有分時(shí)轉(zhuǎn)換輸入系統(tǒng)，即將Va(t)電壓分時(shí)與其余n－1個(gè)電壓進(jìn)行比較，并且模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6在兩次分時(shí)檢測(cè)間隔期內(nèi)可對(duì)未知電壓Vx(t)進(jìn)行檢測(cè)；IC7-計(jì)算機(jī)電路，作用為a.接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6的采樣數(shù)據(jù)并控制采樣過程；b.輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路產(chǎn)生三角波電壓；c.數(shù)據(jù)處理；d.接收鍵盤命令決定測(cè)量和顯示方式；e.傳送數(shù)據(jù)顯示；IC8-顯示電路，顯示被測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)電壓值；IC9-鍵盤；IC10-電源電路。
該三變量測(cè)量系統(tǒng)的采樣和數(shù)據(jù)處理過程一.采樣過程采樣過程應(yīng)滿足 的條件，故第i＋1次測(cè)量相對(duì)于第i次測(cè)量在各向異性的條件下|Δ|≤1(末位數(shù)值單位為1時(shí))。
二.數(shù)據(jù)處理在滿足采樣的條件下，設(shè)三變量測(cè)量系統(tǒng)的滿度值為M。第一次測(cè)量值由Va(t)去測(cè)量Vb(t)和Vc(t)，測(cè)量值分別為Vb1、Vc1。此時(shí)Va(t)由另一系統(tǒng)測(cè)得的值為Va1，取Va1與Vb1、Vc1具有同末位數(shù)值單位，建立方程，并求特解。
Va(1)－Vb(1)＝Y(jié)1＝M－Vb1Va(1)－Vb(1)＝Y(jié)2＝M－Vc1令Va(t)＋Vb(1)＋Vc(t)＝0解得此方程組特解為 求 值ϵ^(1)=Va1-V^a(1)]]>求Vb(1)、Vc(1)Vb(1)=V^(1)+ϵ^(1);Vc(1)=V^c(1)+ϵ^(1);]]>又設(shè)第二次測(cè)量值分別為Vb2，Vc2，求第二次特解值，Va(2)－Vb(2)＝Y(jié)1(2)＝M－Vb2Va(2)－Vc(2)＝Y(jié)2(2)＝M－Vc2令Va(2)＋Vb(2)＋Vc(2)＝0求得其特解為V^a(2),V^b(2),V^c(2)]]>又求 值，根據(jù) 與 值中小于末位數(shù)值單位的值存在異號(hào)其絕對(duì)值相等而同號(hào)其小于末位數(shù)值單位的值互補(bǔ)的性質(zhì)可求ϵ^(2)=a(2)+a′(2)]]>中的a′(2)項(xiàng)， 值已知其可分解為ϵ^(1)=]]>a(1)＋a′(1)，則有Δ＝R(2)－R(1)＝3[a(2)－a(1)]＋3[a′(2)－a′(1)]＝3ξ(1)＋ψ(1)由于 已知，故a′(1)已知，a′( 2)已知，故ψ(1)已知，令|Δ|＝最小條件成立，即有|3ξ(1)＋ψ(1)|＝最小成立，從中求ξ(1)值，根據(jù)ξ(1)＝a(2)－a(1)，從中解出a(2)值，則ϵ^(2)=a(2)+a′(2),]]>則 可求，Va(2)=V^a(2)+ϵ^(2);]]>Vb(2)=V^b(2)+ϵ^(2);]]>Vc(2)=Vc^(2)+ϵ^(2)]]>。
根據(jù)上述第3次測(cè)量成立，第3次測(cè)量值可求，如此第n次值可求。
對(duì)n變量的測(cè)試系統(tǒng)可依此類推。
上述測(cè)量過程要求Vb(t)和Vc(t)值要小于Va(t)而又很趨近Va(t)值的條件成立(以不產(chǎn)生測(cè)試溢出為條件)。
當(dāng)由Va(t)去測(cè)量任意電壓Vx(t)時(shí)，可按下式計(jì)算Vx(t)之值，設(shè)由Va(t)做標(biāo)準(zhǔn)在某時(shí)刻測(cè)量Vx(t)電壓得測(cè)量值為Vx(測(cè))，又得此時(shí)刻Va(t)的電壓值為Va(i)此值已由前面理論求得，則ΔVa(i)＝Va(i)－M，根據(jù)(45)式，此時(shí)有 實(shí)施例2(五變量測(cè)量系統(tǒng))如圖2所示。
選擇三變量和五變量的區(qū)別在于第i＋1次測(cè)量相對(duì)于第i次測(cè)量，三變量或五變量值之和R的變化不同，三變量允許R值變化一個(gè)末位數(shù)值單位，而五變量允許R值變化二個(gè)末位數(shù)值單位。三變量系統(tǒng)需測(cè)二個(gè)測(cè)量值，五變量需測(cè)四個(gè)測(cè)量值，n變量系統(tǒng)則為n－1個(gè)測(cè)量值。
系統(tǒng)組成IC1-1-標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓Va(t)；IC1′-標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器，輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓Va′(t)，IC1″-標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器，輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓Va″(t)，計(jì)三路標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出；IC2-數(shù)模轉(zhuǎn)換器，功能同三變量測(cè)量系統(tǒng)；IC3-反相器；IC4-電壓變換合成器之一；IC5-電壓變換合成器之二；IC6-模數(shù)轉(zhuǎn)換器；IC7-計(jì)算機(jī)電路；IC8-顯示電路；IC9-鍵盤；IC10-電源電路同三變量測(cè)量系統(tǒng)。
實(shí)施例3(具有電壓修正功能的五變量測(cè)量系統(tǒng))如圖3所示。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC2′-和計(jì)算機(jī)電路IC7及標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器IC1-1相接，用以控制IC1-1之電壓變化趨近于零值。其它IC1′、IC1″、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10和五變量測(cè)量系統(tǒng)圖2所示圖。
實(shí)施例4如圖4所示。
n變量標(biāo)準(zhǔn)差值組合器IC11中應(yīng)包含滿足各向異性變化條件之變量因素，兩兩差值信號(hào)經(jīng)過傳感電路IC12后轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)物理量的差值電壓或電流信號(hào)送往模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換處理。
本測(cè)量方法與圖1、圖2和圖3之不同點(diǎn)是在做數(shù)值處理時(shí)無需經(jīng)過滿度值的轉(zhuǎn)換過程，原因是所測(cè)量的值本身即是輸入標(biāo)準(zhǔn)變量的差值信號(hào)，因此可直接利用測(cè)量值代入公式求特解。本方法適用于標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的檢測(cè)。
附錄本發(fā)明所用的公式的來源及推導(dǎo)過程傳統(tǒng)測(cè)量方法是首先選定一已知標(biāo)準(zhǔn)量，然后以此已知標(biāo)準(zhǔn)量去度量被測(cè)量，根據(jù)被測(cè)量占已知標(biāo)準(zhǔn)量的比例來衡量被測(cè)之量值。這種測(cè)量方法首先認(rèn)定已知標(biāo)準(zhǔn)量的變化忽略不計(jì)。這種測(cè)量方法可稱為絕對(duì)測(cè)量法，即認(rèn)定已知標(biāo)準(zhǔn)量是絕對(duì)不變的，而測(cè)量結(jié)果是相對(duì)于已知標(biāo)準(zhǔn)量的相對(duì)變化值。
準(zhǔn)真值測(cè)量法是基于最新的數(shù)學(xué)方法和采樣方法而提出的全新的測(cè)量方法，其與傳統(tǒng)測(cè)量方法的本質(zhì)區(qū)別是它認(rèn)為一切參與觀測(cè)的量都是變量(包括已知標(biāo)準(zhǔn)量)，在測(cè)量的時(shí)間域內(nèi)，不但可給出被測(cè)量的變化，還可給出標(biāo)準(zhǔn)量的變化，且被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量的測(cè)量誤差具有相同數(shù)量級(jí)，因此可稱此種測(cè)量方法為相對(duì)測(cè)量法，而測(cè)試結(jié)果以有限數(shù)字位表示的準(zhǔn)絕對(duì)變化的量值。本測(cè)量方法在理論和方法上解決了已知標(biāo)準(zhǔn)量值漂移的檢測(cè)，其將隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差進(jìn)行了有機(jī)的內(nèi)在聯(lián)系。為說明此方法首先闡明數(shù)學(xué)原理一.測(cè)量方法的公式表達(dá)1.標(biāo)準(zhǔn)電壓檢測(cè)的數(shù)學(xué)表達(dá)設(shè)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓，進(jìn)行比較有令V1i(大)＝V＋ΔVli(大)V2i(大)＝V＋ΔV2i(大)則V1i(大)－V2i(大)＝ΔV1i(大)－ΔV2i(大)(1)如果有n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)公式(1)可有V1i(大)－V2i(大)＝ΔVi(大)－ΔV2i(大) ①Vli(大)－V3i(大)＝ΔV1i(大)－ΔV3i(大)②…… (2)V1i(大)－Vni(大)＝Δ1i(大)－ΔVni(大)V2i(大)－Vni(大)＝ΔV2i(大)－ΔVni(大) 如果測(cè)得其差值則又有ΔV1i(大)－ΔV2i(大)＝y(tǒng)1i①ΔV1i(大)－ΔV3i(大)＝y(tǒng)2i②…… (3)ΔV1i(大)－ΔVni(大)＝y(tǒng)(n－1)i ΔV2i(大)－ΔVni(大)＝y(tǒng)ni 線性方程組(3)是用n變量標(biāo)準(zhǔn)電壓誤差項(xiàng)之差來表示n變量標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值。n維線性方程組(3)線性相關(guān)，故具有無窮多組解，讀方程組是降維線性獨(dú)立。在線性方程組(3)中任何一個(gè)量已知，則其余n－1個(gè)量皆可求。
2.質(zhì)量測(cè)量的數(shù)學(xué)表達(dá)設(shè)有n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，在等臂天平上進(jìn)行比較，同理可有Δm1i(大)－Δm2i(大)＝y(tǒng)1i①Δm2i(大)－Δm3i(大)＝y(tǒng)2i②……Δm(n－1)i(大)－Δmni(大)＝y(tǒng)(n－1)i (4)Δmni(大)－Δm1i大)＝y(tǒng)ni 3.頻率測(cè)量的數(shù)學(xué)表達(dá)設(shè)有n個(gè)各自獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)頻率源，其頻率標(biāo)稱值分別為f1，f2，……fn。如果由頻率fi進(jìn)行分頻后形成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間量，并由此時(shí)間量去測(cè)量頻率fj(其中可包含倍頻、分頻、差頻等處理)，則有如下關(guān)系式成立(在此略數(shù)字測(cè)量中±1字誤差)m＝fjN/fi (5)式(5)中N表示分頻數(shù)，m表示計(jì)數(shù)器的測(cè)量值。
眾所周知，每個(gè)頻率源的頻率都在時(shí)刻的變化著，因此測(cè)量值m也要隨之而變化。它們變化的函數(shù)關(guān)系根據(jù)偏微分方程，可由下式給出dm=Nfi∂fj-fjNfi2∂fi]]>(6)如果Δfi和Δfj是一變化很小的量則變化后的測(cè)量值可表示為m+Δm=fjNfi+Nfi(Δfi-fjfiΔfi)---(7)]]>如果有fi＝fj；又有N的分頻數(shù)與頻率標(biāo)稱值fi相等，則又有m＋Δm＝N＋(Δfj－Δfi) (8)根據(jù)公式(8)當(dāng)n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率源互測(cè)時(shí)又可建立如下方程組即Δf2i－Δf1i＝Δm1i①Δf3i－Δf1i＝Δm2i②…… (9)Δfni－Δf1i＝Δm(n－1)i Δfni－Δf2i＝Δmni 線性方程組(9)與線性方程組(3)和(4)有著完全相同的表達(dá)形式，它們都線性相關(guān)。還可以發(fā)現(xiàn)它們一個(gè)重要的共同點(diǎn)是，每個(gè)方程組中每個(gè)方程的系數(shù)代數(shù)和為零。
就線性代數(shù)而論，方程組(3)、(4)、(9)的表達(dá)形式并非唯一，例如在質(zhì)量測(cè)量中，完全可由兩組砝碼，而每組砝碼的個(gè)數(shù)完全相同，在等臂天平上進(jìn)行測(cè)量，從而組成新的線性方程組，因而有理由建立更為一般的線性方程組為a11x1＋a12x2＋……＋a1nxn＝y(tǒng)1①a21x1＋a22x2＋……＋a2nxn＝y(tǒng)2②……(10)an1x1＋an2x2＋……＋annxn＝y(tǒng)n 在線性方程組(10)中，是由n個(gè)未知量組成n個(gè)線性方程，其同線性方程組(3)、(4)、(9)有著完全一致的性質(zhì)。故有Σi=1naji=0---(11)]]>為研究線性方程組(10)的解的規(guī)律及真實(shí)解的性質(zhì)可做下面推理。
根據(jù)隨機(jī)過程的性質(zhì)，任何一組隨機(jī)變量的變化過程，在過程前，其量的變化不可預(yù)知，但在過程后每個(gè)量都有確定的值與之對(duì)應(yīng)，故可列如下表達(dá)式
x1＋x2＋……＋xn＝R (12)式(12)中R值為每次隨機(jī)過程觀測(cè)后的n變量代數(shù)和，如令其與線性方程組(10)中去掉任一方程后，與(12)組成新的線性方程組，則其是n維線性獨(dú)立的方程組，即a11x1＋a12x2＋……＋a1nxn＝y(tǒng)1①a21x1＋a22x2＋……＋a2nxn＝y(tǒng)2②a(n－1)1x1＋a(n－1)2x2＋……＋a(n－1)nxn＝y(tǒng)(n－1) x1＋x2＋……＋xn＝R (13)由于R值是一個(gè)隨測(cè)量時(shí)刻變化而變化的未知量，故考查如下方程令x1＋x2＋……＋xn＝0 (14)并由(14)式同(10)中去掉任一方程后組成新的線性獨(dú)立的方程組為a11x1＋a12x2＋……＋a1nxn＝y(tǒng)1①a21x1＋a22x2＋……＋a2nxn＝y(tǒng)2②……(15)a(n－1)1x1＋a(n－1)2x2＋……＋a(n－1)nxn＝y(tǒng)(n－1) x1＋x2＋……＋xn＝0線性方程組(15)是線性獨(dú)立的，其有唯一解，令其解為(x1,x2,……xn)T=(x^1,x^2,……x^n)T---(16)]]>稱此組解為線性方程組(10)的特解，考慮到Σi=1naji=0]]>的性質(zhì)，則可給出線性方程組(10)的通解為
式(17)表示的是否是線性方程組(10)的通解可做如下證明，將(17)的解代入線性方程組(10)中，整理則有a11x^1+a12x^2+……+a1nx^n+ϵΣi=1na1i=y1]]>a21x^1+a22x^2+……+a2nx^n+ϵΣi=1na2i=y2]]>…… (18)an1x^1+an2x^2+……+annx^n+ϵΣi=1nani=yn]]>很明顯式(17)的解的條件滿足線性方程組(10)的條件，又設(shè)線性方程組(10)除(17)式表示的解外還有其余解存在，則必有ε不相等的條件存在，設(shè)ε1、ε2……εn只少有一個(gè)與其余的不相等，則(18)的方程組將變?yōu)閍11x^1+a12x^2+……+a1nx^n+Σi=1n(a1iϵi)≠y1]]>a21x^1+a22x^2+……+a2nx^n+Σi=1n(a2jϵi)≠y2]]>an1x^1+an2x^2+……+annx^n+Σi=1n(aniϵi)≠yn]]>這一結(jié)果與線性方程組(10)的解的條件矛盾，因此得證線性方程組(10)除(17)式表達(dá)的解的條件外再無其余的解存在，稱(17)式表達(dá)的解是線性方程組(10)的通解，根據(jù)通解的性質(zhì)可知真實(shí)解也必包含在通解表達(dá)式中，如已知真實(shí)解，則即已知R值，則此時(shí)有ϵ^=Rn·····(19)]]>很明顯 是表示真實(shí)解條件下的ε值，它是確定的量，它與R值的關(guān)系只是其n等分而已。
如果由方程組(10)中任何n－1個(gè)方程的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了m次測(cè)量則其真實(shí)解的表達(dá)式可為 在公式(20)中m可為任意正整數(shù)值，包括m＝n；事實(shí)上(20)式中的 是未知的， 是時(shí)間t的單值函數(shù)，其在直角坐標(biāo)系上進(jìn)行平移1nΣϵ^ii=1m]]>值后，而形成εi有如下特點(diǎn)ϵ-i=ϵ^i-1nΣi=1mϵ^i---(21)]]>令x==1nΣi=1mϵ^i---(22)]]>Σi=1mϵ-i=0---(23)]]>根據(jù)(21)、(22)和(23)式完全可建立起與傳統(tǒng)方差理論的聯(lián)系。
二.末位數(shù)值單位在隨機(jī)數(shù)值處理中的作用大家知道，世界上一切被觀測(cè)的量及其變化都是以有限位的數(shù)字量來表示的。任何有限位數(shù)字量其末位的數(shù)值單位都是1個(gè)字。然而任何一個(gè)量其真值(理論真值，設(shè)定真值及以自然數(shù)表示的值除外)都可以是一個(gè)以無限位數(shù)字量表示的值，否則誤差公理即不存在。
然而在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，不會(huì)有任何一個(gè)人去用無限位的數(shù)字量來表示某一客觀量值，因?yàn)檫@是不可能的，這就是世界上一切被觀測(cè)的量及具變化都是以有限位數(shù)字表示的原因。對(duì)同一觀測(cè)而言，能觀測(cè)的數(shù)值位數(shù)越多，則表明該觀測(cè)的精度越高，因而對(duì)任何量的觀測(cè)，其觀測(cè)精度都取決于該觀測(cè)的末位數(shù)值單位，這就表明了末位數(shù)值單位在隨機(jī)數(shù)值處理中的重要作用。
對(duì)n變量的同一觀測(cè)系統(tǒng)而言，其觀測(cè)精度是等同的，因而該n變量應(yīng)具有相同的末位數(shù)值單位，而將小于末位數(shù)值單位的值，完全淹沒在末位數(shù)值單位中．然而自然界中參與觀測(cè)的n變量的每一個(gè)量都在隨時(shí)間而變化，對(duì)n個(gè)隨機(jī)變量中的變量總和及每一個(gè)變量在一個(gè)足夠小的時(shí)間城內(nèi)其第i＋1次觀測(cè)相對(duì)于第i次觀測(cè)量的變化是很小的，又設(shè)n變量具有量的異向變化特性(所謂量的導(dǎo)向變化特性是n變量在第i＋1次觀測(cè)相對(duì)于第i次觀測(cè)只少存在一個(gè)量相對(duì)于其余n－1個(gè)量的變化方向相異或不變的特性)則可解出n變量在觀測(cè)時(shí)間城內(nèi)的準(zhǔn)絕對(duì)變化。
設(shè)某n變量的觀測(cè)系統(tǒng)在觀測(cè)過程中，每個(gè)量都具有相同的末位數(shù)值單位則由公式(16)給出的解必有下面性質(zhì)小于末位數(shù)值單位的值，符號(hào)相同，數(shù)值相等，符號(hào)相異數(shù)值互補(bǔ)，否則n變量的該次觀測(cè)值具有不同的末位數(shù)值單位。
這種性質(zhì)的證明是容易的，這是任何具有相同末位數(shù)值單位的n變量在直角坐標(biāo)系中平移都有此性質(zhì)。
再觀察公式(20)，對(duì)任何一次觀測(cè)而言，解的末位數(shù)值單位是相同的(因?yàn)槭怯捎邢尬槐硎镜臄?shù)值)，故而 與 其小于末位數(shù)值單位的值又存在異號(hào)其絕對(duì)值相等，而同號(hào)其小于末位數(shù)值單位的值互補(bǔ)。這個(gè)性質(zhì)如不存在，則(20)式即不滿足相同末位數(shù)值單位的條件，即不滿足等精度觀測(cè)的條件。
又已知n變量觀測(cè)系統(tǒng)是等精度觀測(cè)，故它們具有相同的末位數(shù)值單位，那么n變量之代數(shù)和R值亦是同n變量具有相同末位數(shù)值單位的量，這一結(jié)論是不言而喻的，那么變量個(gè)數(shù)R值及 值的關(guān)系可由表一來表示，設(shè)某n變量的末位數(shù)值單位為工，則由表一給出3、4、5、6變量的關(guān)系值。了解了末位數(shù)值單位為1的變量參數(shù)表后，則末位為任何值的表都可隨即給出，此值的變化只不過是小數(shù)點(diǎn)的移動(dòng)而已。
在n變量的觀測(cè)系統(tǒng)中，n可為任何大于等于3的正整數(shù)。一般而言建議n取奇數(shù)值。
一組測(cè)量值在滿足具有相同末位數(shù)值單位的條件下，該組測(cè)量值的特解值滿足小于末位數(shù)值單位的值具有同號(hào)相等，異號(hào)互補(bǔ)的條件，這一結(jié)論是公式(17)中ε＝0的推廣。
表一末位數(shù)值單位為1的變量參數(shù)表
三.各向異性n變量隨機(jī)過程數(shù)據(jù)采樣方法和最佳解值估計(jì)根據(jù)方程(12)可有R(t)＝X1(t)＋X2(t)＋……＋Xn(t)(24)設(shè)X1(t)，X2(t)……Xn(t)是n變量的連續(xù)函數(shù)，但由于觀測(cè)設(shè)備分辨率的限制使得R(t)只能是一離散譜函數(shù)，其離散性取決于末位數(shù)值單位，如果已知R(t)＝R(i)t＝i (25)當(dāng)時(shí)間由i變化到i＋1時(shí)(此時(shí)i可看做時(shí)間軸變量)，則有R(t)＝R(i＋1)t＝i＋1 (26)令Δ＝R(i＋1)－R(i) (27)如果時(shí)間t由i時(shí)刻變化到i＋1時(shí)刻的時(shí)間段足夠小，則有R(t)由i時(shí)刻變化到i＋1時(shí)刻函數(shù)的變化量亦相應(yīng)足夠小，故Δ值亦應(yīng)是一個(gè)在足夠小的范圍內(nèi)變化，且以末位數(shù)值單位為增量單位的值，又根據(jù)ϵ^(t)=R(t)n---(28)]]>ϵ^(t)=a+a′---(29)]]>式(29)中a表示 的末位數(shù)值單位整數(shù)倍的部分，而a′是表示小于末位數(shù)值單位值部分，故又有Δ＝R(i＋1)－R(i)＝n〔a(i＋1)－a(i)〕＋n〔a′(i＋1)－a′(i)〕令〔a(i＋1)－a(i)〕＝ξ(i)；n〔a′(i＋1)－a′(i)〕＝ψ(i)Δ＝nξ(i)＋ψ(i) (30)在公式(30)中ψ(i)亦是末位數(shù)值單位的整數(shù)倍值，其取值范圍因變量個(gè)數(shù)而異，例以三變量為例，ψ(i)取值只能是(0，1，2，-1，-2)，對(duì)應(yīng)此組值，則由式(30)可給出三個(gè)級(jí)數(shù)數(shù)列(ψ(i)的取值是以末位數(shù)值單位為1時(shí)的結(jié)論)。
……-9，-6，-3，0，3，6，9……數(shù)列一……-8，-5，-2，1，4，7，10……數(shù)列二……-10，-7，-4，-1，2，5，8……數(shù)列三要滿足Δ絕對(duì)值為最小的條件，則Δ值只能對(duì)應(yīng)取(0，1，-1)在此條件下，ξ(i)的相應(yīng)取值可是(0，1，-1)，視ψ(i)而定。
當(dāng)已知第i時(shí)刻測(cè)量的R(i)值，那么根據(jù)(30)式，第i＋1測(cè)量的R(i＋1)可求，故 可求，則第i＋1時(shí)刻X1(t)，X2(t)，X3(大)各變量值可求。
如果變量為4，則ψ(i)的取值只能是(0，1，2，3，-1，-2，-3)， 對(duì)于5變量乃至n變量可仿此類推。當(dāng)末位數(shù)值單位是0.1時(shí)，只要小數(shù)點(diǎn)向左移動(dòng)一位即可，余此類推。
再進(jìn)一步觀察數(shù)列一、數(shù)列二和數(shù)列三，可發(fā)現(xiàn)其取值規(guī)律是每隔3個(gè)數(shù)給出一個(gè)解值，則3稱為末位數(shù)值單位為1的解的間距，很明顯3是變量個(gè)數(shù)，同理4變量的間距為4，即n變量的間距為n，間隔越大，測(cè)試系統(tǒng)抗干擾的能力越強(qiáng)，但系統(tǒng)越龐大。根據(jù)如上推理可有下面結(jié)論對(duì)具有各向異性的n變量等精度的測(cè)試系統(tǒng)，如果第i＋1次測(cè)量相對(duì)于第i次測(cè)量，兩次n變量代數(shù)和的變化量小于間距之半與末位數(shù)值單位之積，則該觀測(cè)系統(tǒng)即可實(shí)時(shí)距蹤每個(gè)量以其末位數(shù)值單位為量值變化單位的變化。 公式(31)的正確性可以分別列舉4、6、8……等偶數(shù)變量數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)列情況證明，以4變量為例，當(dāng)有 ，數(shù)列為
……-6，-2，2，6，10……很明顯Δ在“0”左右的值相等而符號(hào)相反，在此條件下，判別方向處在均等條件下，故而有產(chǎn)生錯(cuò)判的可能，而當(dāng)變量數(shù)為奇數(shù)時(shí)，即不存在 公式(31)即決定了采樣條件。從式(31)可見，采樣條件與兩次采樣的時(shí)間間隔無關(guān)，它只取決于變量數(shù)和末位數(shù)值單位。此式也表明了n不能取兩變量的理由。
當(dāng)任何兩次測(cè)量值的Δ值可求時(shí)(在滿足(31)式的采樣定理?xiàng)l件下)，則根據(jù)(30)式，即ψ(i)值已知，ξ(i)值已知，則R(i＋1)值可求，從而 (i＋1)值可求，根據(jù)(20)式，在i＋1時(shí)刻的n變量的測(cè)量值可求。根據(jù)如上推理可知當(dāng)進(jìn)行了連續(xù)m＋1次測(cè)量后，n變量總和的變化量為 n變量總和均值的變化量之物理意義是n變量的中心值在直角坐標(biāo)系中的偏移量。則每個(gè)量的量值為x(m+1)=x^(m+1)+1nΣi=1mΔi+R(1)n---(34)]]>(34)式中(m＋1)表示第m＋1次測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量值。ϵ^(m+1)=1nΣi=1mΔi+R(1)n---(25)]]>ϵ^(1)=R(1)n---(36)]]>(36)式中(1)表示第1次測(cè)量， (1)表示第1次測(cè)量的 值。
在實(shí)際測(cè)量中， (1)的值可從高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試得來或同級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試得來，則 (1)存在第一次測(cè)量誤差，在此理論下，此項(xiàng)誤差是一定量，它是測(cè)量時(shí)刻，測(cè)量系統(tǒng)的函數(shù)，可稱其為系統(tǒng)誤差，如果測(cè)量系統(tǒng)在整個(gè)測(cè)量中完全滿足(31)式的條件，此系統(tǒng)誤差在該測(cè)量系統(tǒng)中是一常量，而淹沒在末位數(shù)字單位中的誤差項(xiàng)是系統(tǒng)的隨機(jī)誤差。
上述理論的推導(dǎo)給出了等精度測(cè)試n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量的采樣方法，測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理方法。
四.模數(shù)變換系統(tǒng)量值檢測(cè)設(shè)某模數(shù)變換系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓為Va(t)，標(biāo)稱值為Va，與該電壓對(duì)應(yīng)的滿度值為M，則在任何測(cè)量時(shí)刻的單位量化電壓值為 又設(shè)由此標(biāo)準(zhǔn)電壓去量測(cè)被測(cè)電壓Vb(t)，標(biāo)稱值為Vb，則在某測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量值為 S(i)為第i測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量值，當(dāng)有下面條件時(shí)Va(t)≈Vb(t) (39)則根據(jù)偏微分方程可給出下面結(jié)論 根據(jù)(39)式Va(t)≈Vb(t)的條件，令Va＝Vb，則(40)式可改寫為 很明顯(41)式中等號(hào)左邊S＋ΔS(t)在物理意義上表明的是模數(shù)變換器的測(cè)量值，而 表示的是單位量化電壓值的倒數(shù)，抽掉量化電壓值的物理概念，則單位量化電壓值在測(cè)試過程中只表明一個(gè)測(cè)量值，而1個(gè)測(cè)量值的倒數(shù)還是1，從而(41)式又可改寫為ΔVa(t)－ΔVb(t)＝M－測(cè)量值 (42)由于Va(t)＝Va＋ΔVa(t)，Vb(t)＝Vb＋ΔVb(t)已知Va＝Vb，故又有Va(t)－Vb(t)＝M－測(cè)量值 (43)根據(jù)(42)式和(43)式在滿足(39)式條件下，模數(shù)變換器測(cè)試系統(tǒng)滿足本理論的條件。
當(dāng)Vb(t)是任意電壓值時(shí)，這時(shí)主要考慮由于ΔVa(t)的存在對(duì)測(cè)試值的影響，則由(38)式可導(dǎo)出 (44)式成立的條件是ΔVa(t)是一很小的量，這一條件在一般測(cè)試中都被滿足。在公式(44)中[S＋ΔS(t)]表示了測(cè)量值，而 表示的是在ΔVa(t)＝0條件下的真實(shí)值，故有 ΔVa(t)＝Va(t)－M (46)在(46)式中Va(t)表示的是標(biāo)準(zhǔn)值在測(cè)量時(shí)刻的真實(shí)值，在本文中Va(t)即是測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)值的準(zhǔn)真實(shí)值。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量準(zhǔn)真值的裝置，包括顯示電路IC8、控制鍵盤IC9、電源電路IC10，其特征在于上述測(cè)量準(zhǔn)真值的裝置主要是由IC1-標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器，或1C′1、IC″1可產(chǎn)生一路或多路標(biāo)準(zhǔn)電壓Va(t)或Va(t)、V′a(t)、V″a(t)…；IC2-數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在計(jì)算機(jī)的控制下產(chǎn)生一隨測(cè)量次數(shù)的變化而遞減或遞增的階梯三角波電壓VS，IC2也可以是一個(gè)超低頻三角波電壓發(fā)生器；IC3-反相器，將階梯三角波反相，產(chǎn)生一個(gè)和上述IC2方向完全相反的階梯三角波電壓Vs；IC4-電壓變換合成器一，將Va(t)電壓和Vs電壓進(jìn)行變換合成一個(gè)新的電壓Vb(t)；IC5-電壓變換合成器二，將Va(t)電壓和Vs電壓進(jìn)行變換合成一個(gè)新的電壓Vc(t)，Va(t)、Vb(t)、Vc(t)、Va′(t)、Va″(t)…滿足各向異性的變化條件，亦可采用正負(fù)溫度系數(shù)的方法來滿足電壓各向異性的變化條件；IC6-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量變換成與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字電路部分，本電路可用Va(t)、Vb(t)、Vc(t)、Va′(t)…中任一量做標(biāo)準(zhǔn)，在檢測(cè)時(shí)在i時(shí)同時(shí)對(duì)Vb(t)、Vc(t)、Va(t)進(jìn)行檢測(cè)，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6可加入分時(shí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將Va(t)電壓與其余n－1個(gè)電壓進(jìn)行比較，進(jìn)行分時(shí)檢測(cè)；上述標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器IC1、IC1′、IC1″的輸出端均和模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6相接，上述數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC2信號(hào)輸入端和上述計(jì)算機(jī)IC7相接，輸出端和電壓變換合成器之一的IC4相接，電壓變換合成器IC4和上述IC2的公共點(diǎn)和上述反相器IC3的一端相接，反相器IC3的另一端和上述電壓變換合成器之二IC5的一端相接，電壓變換合成器之二的IC5的另一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6相接，上述電壓變換合成器之二的IC5還有一端和標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器IC1和電壓變換合成器的IC4的公共點(diǎn)相接，被測(cè)的未知電壓Vx直接和上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路IC6相接，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路IC6還有兩個(gè)端和計(jì)算機(jī)電路IC7相接。
2.準(zhǔn)真值測(cè)量方法，其特征在于上述方法須對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)量Va(t)的漂移給予實(shí)時(shí)測(cè)量，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的變化對(duì)被測(cè)參量予以修正所得盡可能接近真實(shí)值的準(zhǔn)真值，上述方法所須采用準(zhǔn)真值測(cè)量裝置，其數(shù)據(jù)處理和采樣過程如下一.先對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)量予以實(shí)時(shí)測(cè)量(對(duì)于n變量測(cè)量系統(tǒng))A.第i＋1次測(cè)量相對(duì)于第i次測(cè)量在各向異性變化的條件下，采樣過程應(yīng)滿足 的條件。B.數(shù)據(jù)處理過程在滿足采樣的條件下，n變量測(cè)量系統(tǒng)的滿度值為M。第一次測(cè)量用Va(1)去測(cè)量Vb(1)、Vc(1)、Va′(1)、Va″(1)……，測(cè)量值為Vb1、Vc1……，Va(1)由另一系統(tǒng)測(cè)得的值為Va1，Va1、Vb1、Vc1、Va′1、Va″1……有相同的末位數(shù)值單位。建立第一次測(cè)量方程并求特解Va(1)－Vb(1)＝Y(jié)1(1)＝M－Vb1Va(1)－Vc(1)＝Y(jié)2(1)＝M－Vc1Va(1)－Va′(1)＝Y(jié)3(1)＝M－Va′1Va(1)－Va″(1)＝Y(jié)4(1)＝M－Va″1Va(1)＋Vb(1)＋Vc(1)＋Va′(1)＋Va″(1)＋…＝R(1)，令R(1)＝0，求特解求得其特解為 求 值ϵ^(1)=Va1-V^a(1)]]>第一次測(cè)量的準(zhǔn)真值分別為Vb(1)=V^b(1)+ϵ^(1);Vc(1)=V^c(1)+ϵ^(1),]]>Va′(1)=V^a′(1)+ϵ^(1);Va″(1)=V^a″(1)+ϵ^(1);]]>……，然后進(jìn)行第二次測(cè)量；依次建立測(cè)量公式，Va(2)－Vb(2)＝Y(jié)1(2)＝M－Vb2Va(2)－Vc(2)＝Y(jié)2(2)＝M－Vc2Va(2)－Va′(2)＝Y(jié)3(2)＝M－Va′2Va(2)－Va″(2)＝Y(jié)4(2)＝M－Va″2 Va(2)＋Vb(2)＋Vc(2)＋Va′(2)＋Va″(2)+…＝R(2)令R(2)＝0求得其特解為 求 值ϵ^(2)=a(2)-a′(2)]]>(a(i)表示末位數(shù)值單位的整數(shù)倍部分，a′(i)表示小于末位數(shù)值單位部分)又Δ＝R(2)－R(1)＝n[a(2)－a(1)]＋[a′(2)－a′(1)]＝nξ(1)＋ψ(1)其中ξ(1)＝[a(2)－a(1)]，ψ(1)＝n〔a′(2)－a′(1)〕在滿足采樣條件下 其中ξ(1)應(yīng)滿足｜Δ|為最小的條件，利用公式ϵ^(2)=a(2)+a′(2),]]>其中a′(2)、 皆已知，故Δ值已知，ξ(1)值已知，根據(jù)(1)＝a(2)－a(1)，則a(2)可求，又根據(jù)ϵ^(2)=a(2)+a′(2),]]>則 值求出。得出第二次測(cè)量的準(zhǔn)真值分別為Vb(2)=V^b(2)+ϵ^(2);Vc(2)=Vc^(2)+ϵ^(2);Va(2)=V^a(2)+ϵ^(2)]]>Va′(2)=V^a′(2)+ϵ^(2);Va″(2)=V^a″(2)+ϵ^(2);]]>然后進(jìn)行第三次測(cè)量，依第二次測(cè)量方法建立公式，求特解，求 值，求第三次測(cè)量的準(zhǔn)真值……，然后第4次、第5次……直至無限多次測(cè)量的準(zhǔn)真值。二.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的變化給被測(cè)量予以修正。依Va(t)去測(cè)量被測(cè)電壓Vx(t)值，測(cè)得值Vx(測(cè))，此時(shí)Va(t)的準(zhǔn)真值已由前法測(cè)得Va(i)，ΔVa(i)＝Va(i)－M，依公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)真值測(cè)量裝置，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6、計(jì)算機(jī)電路IC7、控制鍵盤IC9、顯示電路IC8等，其特征在于上述測(cè)量裝置還包括n變量標(biāo)準(zhǔn)差值組合器IC11、兩兩差值信號(hào)傳感電路IC12，上述兩兩差值信號(hào)傳感電路IC12一端和n變量標(biāo)準(zhǔn)差值組合器IC11相接，另一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6相接，上述n變量標(biāo)準(zhǔn)差值組合器IC11應(yīng)包含滿足各向異性變化的變量因素。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于一種準(zhǔn)真值測(cè)量裝置及測(cè)量方法。改變了現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)量的變化預(yù)以忽略不計(jì)的方法，在測(cè)量中首先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量漂移予以實(shí)時(shí)測(cè)量，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的變化對(duì)被測(cè)參數(shù)予以修正。使測(cè)量精度大大提高。本發(fā)明由標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器IC1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC2、反相器IC3、電壓變換合成器IC4、IC5、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC6、計(jì)算機(jī)電路IC7及控制鍵盤IC9、顯示電路IC8等組成。本發(fā)明測(cè)量精度高。可適用于直流電壓、頻率、溫度、質(zhì)量等的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R19/00GK1149128SQ9610169
公開日1997年5月7日 申請(qǐng)日期1996年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月22日
發(fā)明者鄒清環(huán), 鄒海鵬 申請(qǐng)人:鄒清環(huán)