besedilo naloge - lmk · za dobro reprodukcijo signala najmanj rekonstruirani signal ... graf e t i...
Post on 24-Feb-2019
213 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
VAJA 6
Besedilo naloge
Preverite vzorčni teorem s spreminjanjem vzorčnega razmerja
fs/f. Določite uporabno pasovno širino in dvižni čas digitalnega
spominskega osciloskopa (DSO).
DSO
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
VAJA 6
Besedilo naloge
Preverite vzorčni teorem s spreminjanjem vzorčnega razmerja
fs/f. Določite uporabno pasovno širino in dvižni čas digitalnega
spominskega osciloskopa (DSO).
IEEE-
488
Ω50 f U yk DA
tk
AD
DSO
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Vzorčni ali Shannonov teorem
max2 ff s Za dobro reprodukcijo signala najmanj
rekonstruirani signal
vzorčeni signal
y
t
y
Ts
T t
A in sta lahko poljubna
)2sin( ftAy
tri točke, tri neznanke
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
y
t
f
fff
fff
s
ss
2
1
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv.
s
ss
fff
fff
3
2
T
T ‘
t
y
Ts
f’
fs
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
sfsf
3
2
2
sf
0 1 2 3
0
fs = 10 MHz
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv.
2
sff prava reprodukcija signala
f ‘ = f
Zaslon spektr. analiz.
Vzorčni ali Shannonov teorem
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Vzorčni ali Shannonov teorem
sfsf
3
2
2
sf
0 1 2 3
0
fs = 10 MHz
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv. Zaslon spektr. analiz.
f = 6 MHz
fff
fff
s
ss
2
1
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Vzorčni ali Shannonov teorem
sfsf
3
2
2
sf
0 1 2 3
0
fs = 10 MHz
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv.
4MHz6MHz10MHz' fff s
f ‘ = 4 MHz
Zaslon spektr. analiz.
f = 6 MHz
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Vzorčni ali Shannonov teorem
sfsf
3
2
2
sf
0 1 2 3
0
fs = 10 MHz
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv. Zaslon spektr. analiz.
f = 11 MHz
s
ss
fff
fff
3
2
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Vzorčni ali Shannonov teorem
sfsf
3
2
2
sf
0 1 2 3
0
fs = 10 MHz
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv.
1MHzMHz0111MHz' sfff
f ‘ = 1 MHz
Zaslon spektr. analiz.
f = 11 MHz
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Vzorčni ali Shannonov teorem
'
2
1
fff
fff
s
ss
'2
3
2
fff
fff
s
ss
... 2, 1, 0,' kfkff s
sfsf
3
2
2
sf
0 1 2 3
0
Zaslon spektr. analiz.
2
sff
f - pravi signal
f ‘ – rekonstruiran
fs – vzorčna frekv.
filter
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Pasovna širina B
Pri rekonstrukciji signala je pomembna uporabljena interpolacijska
metoda, od katere je odvisna uporabna pasovna širina B, ki je definirana
za vzorčenje signalov v realnem času (f<fs/2).
Analogni osciloskop
pasovna širina vezana na padec vhodnega signala na (3 dB)
1
t
2u
t(fm)
21
t(fmax) 0
21
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
25
spt
fB
Digitalni osciloskop:
pasovna širina vezana na pravo rekonstrukcijo signala interpolacijska
metoda
Točkovna podaja – zahteva večje št. vzorcev na periodo (25)
10
spt
fB
Linearna interpolacija – manjše št. vzorcev na periodo (10)
večja pasovna širina
5,2
spt
fB
Interpolacija s funkcijo – y=sin(x)/x
zadostuje že 2,5 točk na periodo
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Dvižni čas
Analogni osciloskop:
Tr – čas, ko naraste izhodni signal od 10% na 90% stac. stanja
BTr
35,0
90%
10%
90%
10%
Ts 2 Ts
Digitalni osciloskop:
Pri večjem številu vzorcev je dvižni čas odvisen od pasovne širine
analognega dela vertikalnega vhoda B
22 /35,0izmerjenisignala BTT rr
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Proženje osciloskopa
• enkratno
• ponavljajoče
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Rezultati meritev
f /
MHz
f ‘ /
MHz
fs /
MHz Skica enkratno in ponavljajoče proženje
proženje Tr /
Enkratno (min)
Enkratno (max)
Ponavljajoče
Ponavljajoče z
upoštevanjem
analognega dela 22 /35,0izmerjenisignala BTT rr
90%
10%
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
VAJA 7 Besedilo naloge
- Opazujte vpliv integracijskega časa Ti na učinkovitost
izločanja omrežne (sinusne) motnje. Učinkovitost
opazujte pri najbolj neugodnem položaju integracijskega
intervala.
- Ugotovite, kako se pogrešek zaradi integracije merilnega
signala spreminja v odvisnosti od frekvence tega signala.
Generator Ch1 Ch1 Ch2
DS
O
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Omrežna motnja
t
u
uomr
Kako izmeriti uX?
Povprečiti!? Od kje do kje?
ux
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Izločanje omrežne motnje
t
u
uomr
Sredina integracijskega intervala
prehod motnje skozi 0 (u1)
Ti
/2
Ti
/2
+ + _ -
0omrU
A
Xizm uu
ux
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Izločanje omrežne motnje
t
u
ux
uomr
Sredina integracijskega intervala uX = Xu
Ti
/2
Ti
/2
0omrU+ _ _
omrxizm Uuu
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Slabljenje omrežne motnje A
TT
TTdB
A
i
i
/sin
/lg20
omr
omr
U
udB
A ˆlg20
2/
2/sinˆd cosˆ
12/
2/ i
iomr
T
T
omromrT
Tuttu
TU
i
i
Če je motnja sinusna:
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
TT
TTdB
A
i
i
/sin
/lg20
110
TTi
0100
10
20
30
dBA
integracijski čas Ti osciloskopa
Ti = k T učinkovito odstranjevanje motnje
Ti <> k T neučinkovito odstranjevanje
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Analogno digitalni pretvorniki - ADP
ux
Uj-1
Uj
Uj+1
tj-1 tj tj+1 t
TRENUT
NI
tuT
U
t
Tt
Xj
i
d 1 0
0
INTEGRIRAJO
ČI ux
Ti
t tj-1 tj tj+1
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Integrirajoči ADP
tuT
U
t
Tt
Xj
i
d 1 0
0
INTEGRIRAJO
ČI ux
Ti
t tj-1 tj tj+1
Pogrešek pretvorbe je odvisna od:
- Ti
- frekvence signala f
Če ima npr. ux sinusno obliko:
fT
fTuttu
TtUU
i
iX
t
Tt
XjXj
i
sind cosˆ
1)(
0
0
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Pogrešek integrirajočega ADP
Pogrešek pretvorbe
X
Xj
u
uUe
fT
fT
i
i
sin1
e
Ti f
1,
0
1,
0
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Rezultati meritev
Izločanje motnje:
Ti/T A/dB omrU
110
TTi
0100
10
20
30
dBA
graf
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Rezultati meritev
Pogrešek ADP:
Ti f e XUgraf
e
Ti f
1,
0
1,
0
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
VAJA 8 Besedilo naloge
Z analizatorjem moči izmerite faktor moči za različne porabnike. Opazujte
časovni potek toka posameznih porabnikov ter določite faktor popačenja
THDIEC.
L
I*
Analizator moči
N
I U* U
Breme
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Definicije moči
iup Trenutna moč
Delovna moč
T
tuiT
pP0
d 1
Če sta u in i sinusna cosUIP
Navidezna moč UIS
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Faktor moči
UI
P
S
PFaktor moči
če sta u in i sinusna cos
Omrežna napetost ima ponavadi sinusno obliko.
Če je tok sinusne oblike merimo preko
Sicer merimo preko Uef , Ief in delovne moči
Merjenje
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Negotovost faktorja moči
3
M
u
izm odčitamo z analizatorja moči.
=......, u()=....., n=.......
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Oblika toka skozi breme
Primer toka skozi breme:
(THD)
u
i
t
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Oblika toka skozi breme
Popačenost oblike toka
...pomeni odstopanje dejanske oblike od sinusne oblike.
...sinˆ...2sinˆsinˆ)( 2211 nn tnitititi
Harmonska analiza (Fourierova vrsta):
Faktor popačenja THD (Total Harmonic Distortion)
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Oblika toka skozi breme
Popačenost oblike toka
1
2
1
2
1
2
2
I
II
I
I
THD
n
k
k
IEC
I
IITHDDIN
2
1
2
0,090,130,150,150,19
0,32
0,52
0,73
1 0,91
0
1
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
Harmonske komponente
I k / A
komponente spektra
AkI
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
VAJA 9 Besedilo naloge
Izmerite impedanco (Cx,dx) z aktivnim izmeničnim mostičem v
odvisnosti od frekvence.
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
2
21
Z
UI
Z
U
X
j
2
1N
2
1N e
U
UR
U
URZ X
Zx
N
RN
U1
U2
Princip merjenja ZX
I5=0
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
VAJA 9 Besedilo naloge
Izmerite impedanco (Cx,dx) z aktivnim izmeničnim mostičem v
odvisnosti od frekvence.
Cx,dx
RN U2
U1, Sync Out
Ch 1
Funkcijski
Generator
Ch 2
Sync Out
Ch 1
Funkcijski
Generator
Ch 2
DMM Ext trig.
DMM Ext trig.
PC PC
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
CX RX CX
j
2
1N eU
URZ X sinjcos
2
1N U
UR
X
XωC
RZj
1X
Princip merjenja ZX
sinjcos2
1N U
UR
cos2
1NXU
URR
sin
1
1N
2X
ωUR
UC
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
CX RX CX
j
2
1N eU
URZ X sinjcos
2
1N U
UR
X
XωC
RZj
1X
Princip merjenja ZX
sinjcos2
1N U
UR
cos2
1NXU
URR
tan
1X
X
X
C
Rd
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Mostič v ravnovesju (U5 = 0)
sinωUR
UC
1
1
2
N
x
cosU
URR
2
1Nx
tgxx
x
xx
x
x1
12
2
CωR
ωCI
RI
IU
IU
Q
Pd
C
R
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Merilna negotovost Cx
sin
1
AN
Bx
ωUR
UC
NxN
A
2
N
BN
N
xx1
sinRwCRu
UR
URu
R
CCu
AxA2
AN
BA
A
xx2
sinUwCUu
UR
UUu
U
CCu
BxB
AN
B
B
xx3
sin
1UwCUu
URUu
U
CCu
fwCfufUR
Ufu
f
CCu x2
AN
Bxx4
sinπ2
u
Cu
UR
Uu
CCu
tgsin
cos x
2
AN
Bxx5
x
q
qx632CCu
12tg 2
q
222
B
2
A
2
N
2
xc ufwUwUwRwCw
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Merilna negotovost dx
tg
1x d 1
2
xx1
sin
1
uuu
ddu
32
q
qx2
du
122
q
2
xc udu
[1] To je negotovost v radianih. Če imamo dano v kotnih stopinjah, velja:
uu180
π
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Rezultati meritev
f uA uB Cx dx
Cx
dx
f
f
Merilni rezultat za en kondenzator pri dani frekvenci.
C1
C2
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
OSEBNI
RAČUNALNIK
VAJA 10 Besedilo naloge Izmerite dinamično histerezno zanko feromagnetnega
toroidnega jedra z elektronskim osciloskopom in podajte
specifične izgube za sinusno obliko gostote magnetnega
pretoka B.
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
H
B
Dinamična histerezna zanka
feromagnetnega toroidnega jedra
Specifične
izgube
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
A dsHr
Merjenje jakosti magnetnega polja H
02 i
nz
nzsr
lnπ2
rr
rrl
rn
rz
r
dA
h
I1 I2
112211 NiNiNi
111 ik
l
NiH
s r
ln
2d d 11
n
z
r
r
r
Ar
rhNirhHAB
z
n
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
ux
sr
11
l
NiH
Merjenje toka i1
Merjenje jakosti magnetnega polja H
OSEBNI
RAČUNALNIK
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
sr
11
l
NiH
xlR
kNHxku x
xx
srN
1
Tok i1 teče skozi referenčni upor RN in ga merimo s pomočjo
merjenja napetosti z osciloskopom.
N1 Riux sr
1
lR
NuH
N
x
RN i1
ux
Merjenje toka i1
Merjenje jakosti magnetnega polja H
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
uizh = uy
Merjenje gostote magnetnega pretoka B
I1 I2 d
d
d
d22i2
t
BAN
tNu
tuAN
B d1
i2
2
ui2
Merjenje tu di2
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
tuRC
utRC
utu
RCut
R
uu
Cu d
1d
1d
1i2D
Di2D
Di2iz
tuAN
Bt
BAN
tNu d
1
d
d
d
di2
2
22i2
yku yiz
yAN
kRCB
y
2
0
0d
d
D
DizDi2
u
t
uuC
R
uu
Merjenje gostote magnetnega pretoka B
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
m
PP Fes
T
tiuT
P0
1i1Fe d1
Specifične izgube feromagnetika PS so podane kot razmerje moči,
potrebne za magnetenje feromagnetika, in njegove mase
Specifične izgube feromagnetika PS
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
yxANlRρ
kkRCNfP
yxd
2srN
1
s
1
sr11i1 ,
d
d
N
lHi
t
BANu
BHlAfP dsrFe
srlAρVρm
BHρ
fP ds
m
PP Fe
s
H
B
Specifične izgube feromagnetika PS
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
ehs PPP
Ph histerezne specifične izgube
Pe vrtinčne specifične izgube
rU
UF oblikovni faktor
2
0
hs
F
FkPP
oblikovni faktor za sinus
F0 = 1,111
Ločitev specifičnih izgub feromagnetika
odvisne od F
neodvisne od F
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za metrologijo In kakovost
Laboratorijski praktikum
Ločitev specifičnih izgub feromagnetika Ps
2
0FF
2
01 FF 2
02 FF1 0
Ph
Nastavljanje F
top related