4. MĚŘICÍ PŘEVODNÍKY ELEKTRICKÝCH VELIČIN 1, MĚŘENÍ KMITOČTU A FÁZOVÉHO ROZDÍLU

Transkript

1 4. MĚŘICÍ PŘEVODÍKY ELEKICKÝCH VELIČI, MĚŘEÍ KMIOČ A FÁZOVÉHO OZDÍL Převodníky pro měření soč a rozdíl (s operačním zesilovačem, s ransformáory) Inegrační zesilovač: základní princip a odvození přenos Měření kmioč: zdroje ealonového kmioč, přímé měření osciloskopem, číače (měření f přímo, měření, průměrování, možnos vznik falešného údaje), elekronické analogové kmioměry, Měření fázového rozdíl osciloskopem a číačem, další možnosi měření ϕ (přehled) AB38EMB - P4

2 Převodníky pro měření soč a rozdíl I I I I I sčíač napěí sčíač prodů I i I i Pozn.: Vspní napěí lze váhova různými vspními odpory. i I i AB38EMB P9

3 I o I I o B A B B ; B A Diferenční zesilovač k k I k I k I a) b) a) měřicí ransformáory napěí požié pro sčíání napěí b) měřicí ransformáory prod požié pro sčíání prodů AB38EMB P9 3

4 AB38EMB P9 4 Inegrační zesilovač - elekronický inegráor (inverjící) Pozn.: c C i i d d C ( ) ( ) C d ) ( - d ) ( ) ( C i C C - i i C

5 MĚŘEÍ KMIOČ Zdroje ealonového kmioč poznámka: frekvence a čas jso navzájem svázané fyzikální veličiny Jednoka čas s def. v sosavě SI dobo rvání n-period záření Základní ealon cesiový rezonáor (sabilia až -4 /rok) Sekndární ealony: ermosaované krysalem řízené osciláory (sabilia až -9 /rok) Měření kmioč osciloskopem Srovnávací meoda v režim -Y pro celisvý poměr kmiočů (Lissajosovy obrazce) Přímé měření osciloskopem f x / (orienační málo přesná meoda) Elekronický analogový kmioměr 3 3 O MKO x P P x f d 3 x kf x x P d AB38EMB - P4 5

6 režim přímého měření kmioč Číslicové měřiče kmioč číače f x VD PZ O H ČÍAČ() KO f D DEKOD. ZOBAZ. f x Odhad nejisoy při přímém měření kmioč Sandardní nejisoa yp B při měření kmioč f : / ( f 3) ( f 3) kde / f / je rozlišovací schopnos číače v režim přímého měření frekvence δ fo δ fo f f, δf O - dávaná nesabilia frekvence krysalového osciláor f O, kerá způsobje chyb doby oevření hradla, poče plsů načíaných za dob. f AB38EMB - P4 6

7 režim měření doby periody x VD PZ OÚS H ČÍAČ() f f KO D x DEKOD. ZOBAZ. x f Sandardní nejisoa yp B: Odhad nejisoy při měření periody kde / /f je rozlišovací schopnos číače v režim měření periody δ fo δ fo, kde δf O je dávaná nesabilia frekvence krysalového osciláor f O v %, je doba periody normálového kmioč, je poče plsů načíaných za dob, K je směrodaná odchylka jejímž zdrojem je kolísání komparační úrovně způsobené šmem. / ( 3) ( 3) AB38EMB - P4 7 MI MA K Meze kolísání komparační úrovně

8 Odhad nejisoy při měření periody s průměrováním Poznámka: Průměrování při měření změření doby n period (n k ). Doba periody se rčí posním deseinné čárky vlevo o k pozic. (Pozor, nesovisí s nejisoo yp A). Složka / (dána rozlišovací schopnosí) se n-krá sníží, neboť rozlišielnos odpovídá hodnoě /nf. (Po posní deseinné čárky odpovídá váha posledního mísa na displeji n krá menší hodnoě než při měřeni doby periody.) Složka (rčena relaivní nesabilio frekvence krysalového osciláor f ) průměrováním není ovlivněna, neboť δ f n δ f n Složka k je konsanní. Posním deseinné čárky o k pozic se však její hodnoa n-krá sníží. Výsledný vzah pro sanovení sandardní nejisoy yp B při měření doby periody x s průměrováním je edy: / ( ( n 3) ( 3) ( / n) k AB38EMB - P4 8

9 Vznik falešného údaje při měření číačem vspní signál signál za O úroveň evhodně nasavená úroveň spošění může signálů se zákmiy vés k hrbým chybám měření. V omo případě rčjeme orienačně frekvenci osciloskopem a číačem měření zpřesníme. rčení kmioč (periody) z ovzorkovaného průběh: (osciloskop s číslicovo paměí) k číslo vzork po. průchod signál nlo k číslo vzork po. průchod signál nlo (se sejno derivací) ( k k ) S ; S je perioda vzorkování Zpřesnění:, lze rči lin. inerpolací k k AB38EMB - P4 9

10 Měření oáček, měření průok Číačem je vyhodnocován např. signál z indkčních snímačů při měření oáček nebo průokoměrů. permanen. magne mg. měkký maeriál oáčka Poznámka: Indkční sensory selhávají při nízkých oáčkách, problém řeší snímače se složiější magneicko srkro (Wiegandův sensor). AB38EMB - P4

11 Měření fázového rozdíl osciloskopem: a) v režim -Y A B A ϕ arcsin arcsin B A B () Y () A B b)dvokanálovým osciloskopem v časové oblasi x () x () x ϕ x ϕ ω 36 ϕ π f ( ) π ( rad) AB38EMB - P4

12 Elekronické fázoměry Princip: " O MKO " BKO ϕ " O MKO " ϕ p Vyhodnocení: a) analogové měřením sřední hodnoy, ϕ ϕ ϕ d Pd P P cϕ ( ) π b) číačem π 36 ϕ ( rad) ϕ ( ) (nno měři, výpoče) AB38EMB - P4

13 Číslicový fázoměr O f f G x 36 k D H ČÍAČ MKO BKO ϕ fg k f 36kD kdϕ O MKO Další možnosi měření ϕ - vekorvolmerem:. signál ref.,. signál - x - při měření výkonů: cosϕ P/S - z ovzorkovaného průběh (např. čísl. osciloskop): k číslo vzork po. průchod signál nlo k číslo vzork po. průchod signál nlo (se sejno derivací) k 3 číslo vzork po. průchod signál nlo (se sejno derivací) ( k3 k) S ( k k ) S k ϕ π π k 3 k k,k,k3,k Zpřesnění:,, 3 lze rči lin. Inerpolací: 3 ϕ π 3 AB38EMB - P4 3