besedilo naloge - lmk · za dobro reprodukcijo signala najmanj rekonstruirani signal ... graf e t i...

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





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





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





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





sfsf

3

2

2

sf

0 1 2 3

0

fs = 10 MHz

f - pravi signal



2

sff prava reprodukcija signala

f ‘ = f

Zaslon spektr. analiz.







sfsf

3

2

2

sf

0 1 2 3

0

fs = 10 MHz

f - pravi signal


fs – vzorčna frekv. Zaslon spektr. analiz.

f = 6 MHz

fff

fff

s

ss

2

1






sfsf

3

2

2

sf

0 1 2 3

0

fs = 10 MHz

f - pravi signal



4MHz6MHz10MHz' fff s

f ‘ = 4 MHz


f = 6 MHz






sfsf

3

2

2

sf

0 1 2 3

0

fs = 10 MHz

f - pravi signal


fs – vzorčna frekv. Zaslon spektr. analiz.

f = 11 MHz

s

ss

fff

fff

3

2






sfsf

3

2

2

sf

0 1 2 3

0

fs = 10 MHz

f - pravi signal



1MHzMHz0111MHz' sfff

f ‘ = 1 MHz


f = 11 MHz






'

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


2

sff

f - pravi signal



filter





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





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





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





Proženje osciloskopa

• enkratno

• ponavljajoče





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%





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





Omrežna motnja

t

u

uomr

Kako izmeriti uX?

Povprečiti!? Od kje do kje?

ux





Izločanje omrežne motnje

t

u

uomr

Sredina integracijskega intervala

prehod motnje skozi 0 (u1)

Ti

/2

Ti

/2

+ + _ -

0omrU

A

Xizm uu

ux





Izločanje omrežne motnje

t

u

ux

uomr

Sredina integracijskega intervala uX = Xu

Ti

/2

Ti

/2

0omrU+ _ _

omrxizm Uuu





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:





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





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





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





Pogrešek integrirajočega ADP

Pogrešek pretvorbe

X

Xj

u

uUe

fT

fT

i

i

sin1

e

Ti f

1,

0

1,

0





Rezultati meritev

Izločanje motnje:

Ti/T A/dB omrU

110

TTi

0100

10

20

30

dBA

graf





Rezultati meritev

Pogrešek ADP:

Ti f e XUgraf

e

Ti f

1,

0

1,

0






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





Definicije moči

iup Trenutna moč

Delovna moč

T

tuiT

pP0

d 1

Če sta u in i sinusna cosUIP

Navidezna moč UIS





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





Negotovost faktorja moči

3

M

u

izm odčitamo z analizatorja moči.

=......, u()=....., n=.......





Oblika toka skozi breme

Primer toka skozi breme:

(THD)

u

i

t






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)






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






Izmerite impedanco (Cx,dx) z aktivnim izmeničnim mostičem v

odvisnosti od frekvence.





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






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





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





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





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





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





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





Rezultati meritev

f uA uB Cx dx

Cx

dx

f

f

Merilni rezultat za en kondenzator pri dani frekvenci.

C1

C2





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.





H

B

Dinamična histerezna zanka

feromagnetnega toroidnega jedra

Specifične

izgube





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





ux

sr

11

l

NiH

Merjenje toka i1


OSEBNI

RAČUNALNIK





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






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





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





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





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





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





Ločitev specifičnih izgub feromagnetika Ps

2

0FF

2

01 FF 2

02 FF1 0

Ph

Nastavljanje F





Ločitev specifičnih izgub feromagnetika Ps

2

0FF

2

01 FF 2

02 FF1 0

Ph

2

0

hs

F

FkPP

besedilo naloge - lmk · za dobro reprodukcijo signala najmanj rekonstruirani signal ... graf e t i...

Documents