Протоколы. Многократные измерения. Точность

Сообщение **Novice12** » 08 апр 2018, 16:40

Доброго дня.

Рассмотрим следующую ситуацию.
Есть какой-то датчик для измерения какой-то величины (не важно), на него действуют всевозможные помехи и т.д. Необходимо вывести на терминал оператора наиболее точное значение этой величины.

Для сравнения берём хвалёный EtherCAT со своим 12,5 мкс и Profibus с 2 мс (да-да, я понимаю, что это маркетинговые циферки, но всё же).

Есть ли преимущества от использования более быстродействующего протокола в данном случае?
Спасибо.

Сообщение **VADR** » 08 апр 2018, 16:55

Какое отношение имеет быстродействие шины к точности измерения?

Сообщение **Ryzhij** » 08 апр 2018, 17:02

В отношении точности нет и не может быть никакого преимущества - не надо путать зелёное с квадратным.
Усреднять по времени может и сам датчик и лишь потом передавать.
А вот если Вы будете измерять один и тот же параметр несколькими приборами и усреднять показания по приборам на верхнем уровне, вот тут могут понадобиться быстродействующие протоколы, т.к. обьем передаваемой информации возрастет.

Сообщение **Novice12** » 08 апр 2018, 17:49

Ryzhij, Спасибо! а в случае усреднения показаний по приборам сколько я выигрываю? Можно пример с цифрами рассмотреть или ссылочку на материал дать?

Novice12 писал(а): ↑08 апр 2018, 17:49а в случае усреднения показаний по приборам сколько я выигрываю?

Хорошо выиграете, но точное значение вам никто не скажет, так как зависит от множества факторов. Только практика покажет.

Сообщение **rwg** » 08 апр 2018, 18:18

Novice12 писал(а): ↑08 апр 2018, 17:49 в случае усреднения показаний по приборам сколько я выигрываю? Можно пример с цифрами рассмотреть или ссылочку на материал дать?

Любой учебник по математической статистике. Насколько я помню, в самом лучшем случае усреднение по 4 измерениям снижает случайную составляющую в 2 раза (корень из количества измерений). Есть намного более эффективные методы фильтрации сигналов, но это уже другая область математики (цифровая обработка сигналов).

Сообщение **Ryzhij** » 08 апр 2018, 18:42

Novice12 писал(а): ↑08 апр 2018, 17:49 Ryzhij, Спасибо! а в случае усреднения показаний по приборам сколько я выигрываю?

Кроме Вас Вашей конкретной задачи не знает никто.
Можете выиграть, а можете и проиграть.
Выиграет ли фермер, если для перевозки мешков с картошкой купит не трактор, а Феррари?

Сообщение **Serex** » 08 апр 2018, 18:57

Сейчас по-моему уровень технологий такой, что наихудшая точность в цепочке измерения - считывание показаний с прибора человеком.

Сообщение **Novice12** » 08 апр 2018, 20:05

Ryzhij, ну, допустим, измерения температуры...
А в каких случаях будет выигрыш явный?)

Отправлено спустя 2 минуты 37 секунд:
rwg, да, это я нашёл, но как туда протокол приплести .хммм

Сообщение **Ryzhij** » 08 апр 2018, 20:54

Выигрыш при многоканальном измерении и усреднении по каналам может быть получен в точности и скорости изменения при условии, что помехи в каналах изменения не коррелируют между собой. А в реальной жизни есть такие штуки, как частота промышленной сети и мощные наводки от одного источника.
Но, опять-таки, протокол сюда приплести не получится.
А что, очень надо? ;-)

Сообщение **rwg** » 08 апр 2018, 21:33

Novice12 писал(а): ↑08 апр 2018, 20:08 допустим, измерения температур

Неудачный вариант. В большинстве случаев температура измеряется с суммарной погрешностью 0,1- 10 градусов, а изменяется со скоростью 0,1-10 градусов в минуту. Чтобы получить шумовую составляющую больше сотых долей градуса надо очень постараться. Лучше про давление или расход спрашивайте. Хотя, если у вас исследования плазмы или реактивных двигателей, я могу оказаться неправым.

Сообщение **VADR** » 08 апр 2018, 21:39

rwg писал(а): ↑08 апр 2018, 21:33 если у вас исследования плазмы или реактивных двигателей

Тогда и методы измерения несколько другие.

Сообщение **Novice12** » 08 апр 2018, 22:43

Ryzhij писал(а): ↑08 апр 2018, 20:54 А что, очень надо? ;-)

Очень надо)))

Ryzhij писал(а): ↑08 апр 2018, 20:54 при условии, что помехи в каналах изменения не коррелируют между собой

Давайте введём это ограничение. Получается, что если они есть, то у нас возникает систематическая компонента погрешности и её не выбросишь?

rwg писал(а): ↑08 апр 2018, 21:33Лучше про давление

В самый раз. Измерение давления в гидросистеме подойдёт?

Внезапно я столкнулся с этой темой, АСУ. Никогда я этим не занимался, извините, если многие вопросы довольно глупые :)

Сообщение **Ryzhij** » 08 апр 2018, 23:16

Novice12 писал(а): ↑08 апр 2018, 22:43 Получается, что если они есть, то у нас возникает систематическая компонента погрешности и её не выбросишь?

Не выбросишь, но эта ошибка не систематическая, а неустранимая данным способом фильтрации стохастическая ошибка. Любая фильтрация это задержка в распространении информации.
Откройте учебник, и посмотрите значения терминов.
И опять протоколы связи тут не при делах.

Сообщение **Novice12** » 08 апр 2018, 23:38

Ryzhij, хорошо, я ознакомлюсь с данными терминами.
Т.е., к сожалению, протоколы сюда никак не приплести? И стоит намекнуть человеку, что задачу мне поставили некорректную?)

Сообщение **Ryzhij** » 09 апр 2018, 05:23

Для того, чтобы оценить корректность постановки вопроса, надо знать его формулировку и контекст общей задачи.
"Точность измерения чего-то там", - как Вы изволили изложить задачу - никакого отношения к протоколу передачи результатов измерения не имеет.
Можете использовать хоть промышленный эзернет, хоть связь пешими посыльным - на точность это никак не повлияет.

Сообщение **Novice12** » 09 апр 2018, 10:26

Ryzhij, именно так задачу и поставили, "есть датчик N, есть протоколы эзеркат/профибас... Повлияет ли быстродействие на точность измерения."
http://www.bookasutp.ru/Chapter4_2.aspx материал этот изучил, там тоже про протоколы никто не заикается. А вот rwg говорил про "давление и расход"в 21.33. В этом случае значение параметра изменяется быстрее, и поэтому меньшее время цикла будет предпочтительнее? Или опять же нет. Мне нужно циферки представить или обосновать, что "вопрос некорректен". Так я думаю

Сообщение **Ryzhij** » 09 апр 2018, 10:38

Требуемое быстродействие системы управления определяется технологией, и никак не связано с точностью измерения.
Это разные характеристики системы. В общем случае не связанные между собой.
Поэтому даже рассуждения о разной скорости изменения различных параметров процесса, хотя и вызывают резонный интерес

Novice12 писал(а): ↑09 апр 2018, 10:26В этом случае значение параметра изменяется быстрее и поэтому меньшее время цикла будет предпочтительнее?

но без ответа на ключевой вопрос - "Нахрена оно нам надо? Что мы будем с этим делать?" - интерес наш так и останется неудовлетворённым.

Сообщение **Novice12** » 09 апр 2018, 12:45

Ryzhij, "Поисследуй", - мне сказали. Только поэтому надо)))
Но, видимо, нет смысла в этой затее?( И всё зря?

Сообщение **Ryzhij** » 09 апр 2018, 13:39

Novice12, я имел ввиду не "персонально озадаченного Вас" (тут всё понятно

- приказали) , а "быстрые данные тонкой временнОй структуры" - очень часто в них нет смысла.

Сообщение **Novice12** » 09 апр 2018, 16:29

Ryzhij, "быстрые данные тонкой временной структуры"? Я не понимаю

Сообщение **Ryzhij** » 09 апр 2018, 17:41

Ну, представьте себе зашумленный сигнал температуры с термодатчика. Если не фильтровать показания и не усредняя передавать такой сигнал пятьдесят раз в секунду на приеме мы получим никому не нужную информацию, плюс забитый ею канал связи. Ведь средние показания изменяются не быстро и раз в десять секунд выборка по температуре обычно устроит любого. (Кроме испытателей ракетных двигателей.)

Ryzhij писал(а): ↑09 апр 2018, 17:41 Ну, представьте себе зашумленный сигнал температуры с термодатчика. Если не фильтровать показания и не усредняя передавать такой сигнал пятьдесят раз в секунду на приеме мы получим никому не нужную информацию, плюс забитый ею канал связи. Ведь средние показания изменяются не быстро и раз в десять секунд выборка по температуре обычно устроит любого. (Кроме испытателей ракетных двигателей.)

Все зависит от конечных алгоритмов обработки. Скользящее среднее высчитать и выдать раз в десять секунд проблем нет.
А вот если вся эта "не нужная информация" попадает в "нужный" алгоритм, то уже видны будут и матожидание и, кстати, дисперсия/СКО, позволяющие оценить случайную погрешность и вероятность попадания измерения в заданный коридор. Инструментальные погрешности, само собой, никуда не денутся.
Когда-то в студенческие годы слышал историю про то, что обработав матстатистикой данные GPS, искусственно зашумленные, якобы для невозможности наведения по ним, удалось повысить точность позиционирования на порядок.

Сообщение **Ryzhij** » 09 апр 2018, 18:40

А нахрена забивать канал связи мусором, когда можно сначала усреднить, а потом передать. Раз в десять секунд.

Сообщение **petr2off** » 09 апр 2018, 18:48

ВО времена исторического материализма участвовал в проекте "Предупреждение горного удара". Где по полной программе применяли статистическую обработку многоканального сигнала. Очень хорошо выделяется регулярные сигналы. Даже при уровне помех в 2-3 раза превышающих уровень сигнала мы его выделяли. Если же сигнал носит нерегулярный характер - то выделить его из шума значительно сложнее. Придумали хитрый алгоритм - на тестовой записи формировали статистические характеристики шума. Но это был высокий стиль, наука - можно сказать. Мне кажется здесь что нибуть попроще надо, без частотного анализа.