Metod y zpracov n fyzik ln ch m en 2
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 32

Metod y zpracování fyzikálních měření - 2 PowerPoint PPT Presentation


  • 63 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Metod y zpracování fyzikálních měření - 2. EVF 112 ZS 200 9 /20 10 L.Přech. Počítačový sběr experimentálních dat II - osnova. Typy zdrojů signálu a měřících systémů Šum v měřících systémech Převod analogového signálu na diskrétní a zpět Vzorkování signálu, Nyquistův teorém a aliasing.

Download Presentation

Metod y zpracování fyzikálních měření - 2

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Metod y zpracov n fyzik ln ch m en 2

Metody zpracování fyzikálních měření - 2

EVF 112

ZS 2009/2010

L.Přech


Po ta ov sb r experiment ln ch dat ii osnova

Počítačový sběr experimentálních dat II - osnova

  • Typy zdrojů signálu a měřících systémů

  • Šum v měřících systémech

  • Převod analogového signálu na diskrétní a zpět

  • Vzorkování signálu, Nyquistův teorém a aliasing


Typy zdroj sign lu a m c ch syst m

Typy zdrojů signálu a měřících systémů

  • Většina výstupů čidel po úpravě signálu představuje zdroj napětí

  • Zdroje i měřicí systémy bývají uzemněné nebo plovoucí


Rozd len zdroj sign lu

Uzemněné zdroje

Neuzemněné (plovoucí) zdroje

Rozdělení zdrojů signálu

Typicky zdroje signálu napájené z elektrické sítě.

Země dvou zdrojů nemusí být nutně na stejné potenciálu.

Typicky baterie a zdroje napájené z baterie, termočlánky, transformátory, izolační zesilovače atd.

I při napojení na stejný rozvod elektřiny v budově rozdíly 10-200 mV. Při špatném propojení více.


Diferenci ln m c syst m

Diferenciální měřící systém

Měření KCMRR

  • Žádný ze vstupů nepřipojen k pevnému potenciálu (např. zemi)

  • Bateriově napájené měřicí přístroje, systémy s přístrojovými zesilovači (diferenciální zesilovač s velkou vstupní impedancí v obou větvích

  • Ideálně Um = A*(U+ - U-)

  • Napětí přítomné současně na obou vstupech – součtové napětí (common-mode voltage) – ideálně potlačeno, prakticky omezení rozsahu, konečný činitel potlačení součtového napětí

    Um = A*(U+ - U-) + A/KCMRR *(U+ + U-)/2

  • Činitel KCMRR klesá s frekvencí


Uzemn n op en o zem m c syst m grse

Uzemněný (opřený o zem) měřící systém - GRSE

  • Měření napětí se provádí proti zemnímu vodiči


Nezemn n pseudodiferenci ln m en nrse

Nezemněné (pseudodiferenciální) měření - NRSE

  • Měření napětí na různých vstupech proti společnému referenčnímu vodiči – není přímo spojen sezemí


M en uzemn n ch zdroj 1

Měření uzemněných zdrojů 1

  • Pozor na připojení uzemněných zdrojů k uzemněným měřícím systémům !!

chybové napětí Ug -> ss i st šum, působí proud zemní smyčkou,

lze tolerovat u zdrojů signálu s velkou amplitudou při nízkoimpedančním spojení zemí


M en uzemn n ch zdroj 2

Měření uzemněných zdrojů 2

  • Lepší připojení k diferenciálním nebo pseudodiferenciálním systémům – rozdíl zemních potenciálů (souhlasné napětí) se neměří

Non -


M en plovouc ch zdroj 1

Měření plovoucích zdrojů 1

  • Součtové napětí nesmí přesáhnout bezpečné meze – u diferenciálních a pseudodiferenciálních zapojení nutno kontrolovat (zbytkové vstupní proudy zesilovačů !)

  • U ss vazby postačí jeden odpor, ale vstupy nevyvážené – větší šum


M en plovouc ch zdroj 2

Měření plovoucích zdrojů 2

  • U zemněného měřícího systému nevzniká zemní proudová smyčka

  • Pseudodiferenciální vstupy odolnější proti šumu


Elmg um v m c ch syst mech

Elmg. šum v měřících systémech

  • Zdroje šumu – st napájecí přívody (50Hz), počítačové monitory, číslicové obvody, vysokonapěťové a silové zdroje, spínané napájecí zdroje, motory a silové spínače, výboje

  • Přenos – vazba konduktivní (společná zátěž), v. kapacitní (elektrické pole), v. induktivní (magnetické pole), v. radiační (elmg. pole)

  • Přijímač – čidla, přívody k obvodům pro úpravu signálu, vlastní obvody úpravy signálu, přívody k měřicímu systému

  • Potlačení – rozdělení napájecích (silových) a signálových zemí, stínění, zvětšení vzdáleností, balancované diferenciální obvody, …


Metod y zpracov n fyzik ln ch m en 2

Přenos šumu konduktivní vazbou

Nevhodné stínění - zemní smyčka

Vhodné zapojení stínění


Metod y zpracov n fyzik ln ch m en 2

Přenos šumu kapacitní vazbou

Přenos šumu induktivní vazbou


Balancovan zapojen

Balancované zapojení

  • Shodná impedance vývodů zdroje a vstupů měřícího systému proti zemi, shodná impedance vodičů proti zemi

  • Šum kapacitní vazbou -> součtový signál


Slicov zpracov n sign lu

Číslicové zpracování signálu

  • Digitalizace – 3 fáze

    • Vzorkování vzorkovací obvod

    • Kvantování vlastní A/D převodník

    • Kódování


Vzorkovac obvod

Vzorkovací obvod


Charakteristiky vzorkovac ho obvodu

Charakteristiky vzorkovacího obvodu


Metod y zpracov n fyzik ln ch m en 2

  • Obsahuje-lifrekvenční spektrum signálu složky s frekvencí větší než Nyquistova frekv. (fN=fV/2), neurčuje výstupní signál vzorkovacího obvodu jednoznačně průběh signálu na vstupu:


Aliasing

Aliasing


Charakteristiky a d p evodn ku

Charakteristiky A/D převodníku

16bitů

  • Počet kanálů, způsob připojení zdroje signálu

  • Vzorkovací rychlost

  • Délka vzorku

  • Možnost multiplexování

  • Rozlišení <- počet bitů

  • Rozsah

  • Šířka kódu <- zisk, rozsah, rozlišení

  • Diferenciální a integrální nelinearita, chybějící kódy, relativní chyba, offset, čas ustavení vstupního zesilovače, vlastní šum převodníku, ENOB – efektivní rozlišení v bitech

3bity

V


Kvantov n

Kvantování


Kvantov n kvantovac chyba

Kvantování, kvantovací chyba

Přenosová funkce A/D převodníku

Kvantovací chyba


Dithering

Dithering

  • Zvýšení amplitudového rozlišení přidáním malého šumu do analogového signálu před digitalizací a následným průměrováním


Relativn chyba offset inl dnl

Relativní chyba, offset, INL, DNL

Offset

Ideální charakteristika

Skutečná charakt.

Integrální nelinearita

Diferenciální nelinearita


Vliv nelinearit na p enosovou charakteristiku a d a d a p evodn ku

Vliv nelinearit na přenosovou charakteristiku A/D a D/A převodníku


Charakteristiky d a p evodu

Charakteristiky D/A převodu

  • Rozsah

  • Čas ustavení výstupu

  • Výstupní rozlišení

  • Rychlost přeběhu

  • Typ reference –

    pevná reference x

    násobící D/A

  • Diferenciální a integrální nelinearita, chybějící kódy, relativní chyba, offset, vlastní šum převodníku, ENOB – efektivní rozlišení v bitech


Aliasing1

Aliasing


  • Login