С недавних пор пришлось вплотную заняться измерениями и сразу обнаружил у себя кучу пробелов в этой области.
Короче, задача следующая:
С шунтирующего резистора снимается напряжение 50Гц и через измерительный усилитель подается на АЦП. Высокочастотные шумы при минимальном сигнале составляют 1/4 часть от амплитуды. Нужно измерить действующее (средневыпрямленное) значение напряжение с точностью 0,5% и период сигнала. Максимальное время измерения 1 сек.
Не мудрствуя лукаво средневыпрямленное измерял следующим образом: за 8 или 16 периодов складывал по модулю значения с АЦП и делил на объем выборки. Складывая значения без модуля - получал смещение. Но..
Первое с чем столкнулся "кривость" характеристики АЦП (AD7865) из-за нее погрешность составляла 5-10%. Для этого пришлось лианеризовать характеристику. Брал с образцового ЦАП напряжение и подавал на АЦП, короче получилась таблица размером 16 кБ.
ВНИМАНИЕ ВОПРОС!
Есть ли другие способы избавиться от погрешностей АЦП.
Каким образом можно точно измерить период сигнала (через ФНЧ пропустить?), по переходам через ноль не очень хорошо получается, потому как из-за шумов этих переходов слишком много получается.
И еще есть большое желание избавиться от шумов, но допускать изменения фазы нельзя.

Как показывает практика у всех ADC характеристика нелинейна (будь они - последовательного приближения или двойного интегрирования). Переход через ноль (с минуса на плюс) всегда внесет нелинейность, поэтому лучше выбрать способ измерения от нуля и выше (до напряжения опоры). Здесь получаются свои ньюансы. Характеристика напоминает - логариф. Поэтому необходимо выбрать наиболее линейный участок, а в качестве нуля подобрать постоянную составляющую с которой Ваш 'квази ноль' будет начинаться. Что касается фильтров перед ADC, то это классика (в зависимости от требуемой полосы Вашего сигнала), которая необходима при дальнейшем математическом (спектральном) анализе.

Любой ФНЧ повернет фазу, другое дело , насколько. Если делать не сильно навернутый и срез не слишком близко к измеряемой частоте, то и сдвиг будет маленький, и самое главное, заренее известный. Думаю, от активного фильтра не увернуться, иначе так и будешь блох ловить.

Не верю, что 14-ти разрядный АЦП настолько врёт - скорее всего, вмешивается оцифровка шумов при малом объёме выборки, либо недоиспользован динамический диапазон АЦП.



Вначале надо узнать точно период, за нечётное число периодов сложить значения без модуля для того, чтобы узнать смещение. Если есть смещение, то по переходу через ноль сигнала период узнать не всегда возможно, лучше пользоваться первой производной. Сумма массива производных и смещённого на полупериод массива производных должна быть минимальной.

Фильтровать лучше цифровым фильтром - для него можно точно посчитать смещение фазы.

Понятно, что для определения средневыпрямленного значения нужно точно знать период.
А почему надо брать именно нечетное количество периодов для определения смещения?
Какаим образом получаем массив первых производных? (dU/dt ?)

- Насчёт нечётного количества периодов - извиняюсь, заработался. Хотел сказать следующее: за некоторое количество периодов просуммировать отдельно измерения по чётным полупериодам и по нечётным полупериодам, после чего найти разность сумм.
- По-простому массив первых производных - это массив разностей между соседними выборками.

Если мошный процессор то для определения частоты можеш сделать БПФ найти максиум и взвесить их с соседними для увеличеня точности.

Нет, от активного фильтра увернуться можно, только нужно применить более подходящий для поставленной задачи АЦП - сигма-дельта. Найти можно у максима, аналог девиц, ЛТ и др. фирм. Эквивалентный фильтр НЧ их очень "хороший" и имеет строго линейную ФЧХ.
Период можно быстро и точно определить корреляционными методами. Если он меняется в узком диапазоне, выигрыш в вычислениях по сравнению с ДПФ может быть значительным, кроме того, не нужны таблицы синусов.

Сначала хотел открыть новую тему, но набрел на эту и решил чуть ее продолжить. У меня задача - измерять среднеквадратичное напряжение сети 220В 50Гц. Желаемая точность измерения так же 0.5%. Но можно в принципе и погрубее. Усреднять можно за период до 30 секунд (с потолка цифра).
Как я понял, тут речь шла о измерении непосредственно с силовой стороны? А после трансов несерьезно измерять? Конечно, откалибровав.
Изначчально ориентировался на сигма-дельта АЦП, возможно, встроенные в микроконтроллер. Но может у кого есть "полезные ссылки" по данной тематике?

Что касается того, с какой стороны мерить - дело вкуса (точнее, требований по наличию/отсутствию гальванической развязки). Несильно нагруженный транс больших искажений амплитуды не даст.
Я недавно решал проблему измерения среднеквадратического значения следующим образом. Помимо АЦП, встроенного в МК (ATMega64) я заложил в схему компаратор, отслеживающий переход через ноль. По первому переходу (начало положительной полуволны) через ноль запускал АЦП в циклическом режиме, в прерываниях по готовности возводил результат в квадрат, суммировал эти квадраты и увеличивал счетчик числа измерений (естественно, в начале цикла измерения эти переменные обнуляются). По второму переходу (т.е. окончание положительной полуволны) АЦП выключался, а результат вычислялся как корень квадратный от отношения суммы квадратов к числу измерений. Отрицательные полуволны я не учитывал, поскольку сигнал все равно симметрировался разделительным конденсатором по входу нормирующего усилителя. Это в упрощенном виде, поскольку
еще определся еще коэф-т передачи для этого усилителя, частота измеряемого напряжения и т.п.
Насчет дельта-сигма АЦП, ИМХО, идея не самая лучшая, т.к. реальная частота нашей сети может (и обязательно будет) отличаться от тех идеальных 50Гц, с которым работает АЦП. Назначение этих АЦП - очистить постоянку от 50 Гц , а не наоборот.

AD629....АналогДивайсис...высоковольтный измерительный ОУ...там даже схемы есть....возьми и будет тебе щастя...точность бешенный...фильтр там дан...на ОР

спасибо! ... пока буду работать, может еще споткнусь и постучусь

Простите, а почему нужно измерить именно среднеквадратичное напряжение сети? Со всеми помехами? Может быть, речь идет все-таки о предварительном выделении частоты 50 Гц и определении ее амплитудного (действующего) значения?

Мне такой подход не кажется точным, т.к. компаратор чувствителен к помехам в сети (а они бывают довольно мощные). Кроме того, частоту дискретизации нужно выбирать довольно высокой, иначе точность результата пострадает. Лучше уж взять после запуска АЦП фиксированное кол-во выборок, соответствующее одному или нескольким периодам и расчет производить по ним. Тогда можно получить значение, более близкое к RMS.
Это почему же АЦП должен обязательно подавлять 50 Гц? Вовсе не так. Берите выборку герцах на 200-400 - и наслаждайтесь...

Кстати, есть очень эффективные алгоритмы вычисления амплитуды (действующего значения) напряжения с фиксированной частотой, например, Гёрцеля, да и я вот тут еще прикинул... Если интересно - расскажу.

измерять переменный напряг можно и по одному полупериуду( так даже точнее). если очень помех много можно конечные измерения в волтах усреднить за определенное кол-во измерений.
1 подобрать делитель чтобы не перещитывать корень из 2х!
2 счет ведется от 0 до 0 с максимально разумной скоростью выборки 8000... 1мгц
чем скорость выше тем точность выше
3 поделить сумму амплитуд на коэффициент
4 все

точность по такой реализации составляла при 220в=0.5в. всем диаппазоне линейна от 0 до 380в