模拟误差的处理方法

图1:作者Donald MacKenzie在这本书中提供对于技术制导与周围地缘政治氛围之间相互作用的独道见解(来源:MIT Press)

他解释说,当导弹制导需要经典旋转陀螺仪表现出终极性能时,第一步是用加压气体转子轴承代替机械球轴承,这种轴承在高速下的性能比最佳球轴承的表现更好。下一步是在高密度硅液中「漂浮」产生中性浮力,使重力对转子的影响降至最低。最后,为了消除由于温度引起的流体密度变化而导致的三阶误差,将整个浮动组件放置在温度控制的外壳中。这是消除从中等到几乎无法测量的错误来源的一些重要任务。

然而,有时候,一开始很难确定错误来源,当然就更难以消除。《微波期刊》(Microwave Journal)最近的一篇文章「测量石英晶体振荡器G-灵敏度」(Measuring Quartz Crystal Oscillator G-Sensitivity)解释地非常清楚,因为它讨论了测量各种加速度对振荡器晶体的影响及其挑战,包括单向恒定、振动、冲击、位移,以及x、y和z平面的基本倾斜和旋转。在某些应用中,仅在操作期间将单元翻转或侧向转动会引起晶体和振荡器共振发生微小(但不可接受)的偏移。

最后,有一些利于工程师提高准确度的方法,但通常不太可能实现:「自动消除」(self-cancellation)。有时候,透过巧妙的电路拓扑或组件布置,可能会产生错误追踪来源但会自行取消。这是比率测量普及的众多原因之一,其优点是简单的惠斯通(Wheatstone)电桥,其中在桥臂使用相同的组件可以致使一些重要类型的误差「自动」消除,如图2。

模拟误差的处理方法

图2:经典的惠斯通(Wheatstone)电桥配置已有近200年的历史,但由于其简洁且多功能性,如今仍然被广泛使用(来源:Omega Engineering Co.)

自动消除的概念也用于差分线路驱动器、传输线和接收器,而不只是单端链路。其想法在于使外部噪声均等地导入两端线路,因此差值为零(理想情况下)并因此自我抵消。虽然这在实际上并不可能消除100%的噪声,但可以在几乎不增加成本的情况下将其衰减几十dB。

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