Lehetséges minimumkérdések Méréstechnika tárgyból 2015. (A válaszokat próbálja lényegre törően megfogalmazni, az ábráknál törekedjen a pontosan felidézni, a képletek esetén törekedjen a képletben szereplő betűk megadására.)
1
Offline/online mérőrendszer értelmezése Offline: Amennyiben nincs szükség egy adott feladatnál arra, hogy a mért adatok alapján a folyamatba azonnal beavatkozunk, vagyis elég, ha a mérés elvégzése után dolgozzuk fel az adatokat, akkor a mérőrendszer a mérés során egyszerű adatrögzítést végez. Online: Amikor a méréssel párhuzamosan történik az adatfeldolgozás. A mért értékek alapján azonnal be akarunk avatkozni a folyamatba.
2
Simplex, half-duplex, duplex kommunikáció értelmezése Simplex kommunikáció: Adó
Vevő
Half-duplex kommunikáció: Adó-Vevő
Adó-Vevő Full-duplex kommunikáció: Adó/Vevő
3
Adó/Vevő
Soros és párhuzamos kommunikációs protokollok felsorolása és legfontosabb jellemzői. Párhuzamos protokoll: IEEE488 (GPIB) hálózatorientált; 16 csatorna: 8 adat vonal, 5 vezérlő vonal, 3 handshaking vonal; half duplex kommunikáció; 3 típusú berendezés: vevő, adó, vezérlő. 2 berendezés közötti távolság max. 4 m 2 berendezés közötti átlagtávolság 2 m a berendezések közötti maximális távolság 20 m legalább a műszerek 2/3-a be kell legyen kapcsolva. Műszerek száma maximum 15 Adatátviteli sebesség maximum 1 Mbyte/s Soros protokoll: RS-232: 1adó – 1vevő, közös földpont, aszinkron, simplex, 20kbps, max 15m Soros protokoll: RS-422: 1adó- 10 vevő, külön földpont, 10Mbps-10m, half duplex
1
4
Fogalmazza meg a Shannon tételt! Shannon mintavételi törvénye értelmében a mintavételi frekvenciát úgy kell megválasztani, hogy az nagyobb legyen, mint a mintavételezett analóg jel legnagyobb frekvenciájú összetevőjének a kétszerese. f mv > 2 ⋅ ( f jel )max
5
Kvantálás fogalma: A minták függőleges raszterekbe sorolása.
6
Kvantálási hiba számítása U 1 Abszolút kvantálási hiba: H Q = ± Q = LSB 2 2 HQ Relatív kvantálási hiba: hQ ≈ ± ⋅100% Ux
7
12 bites A/D átalakító értelmezése Ezek a Full scale feszültséget (UFS) 4096 kvantumra osztják.
8
Adattovábbítási módszerek (felsorolása) -
9
program vezérelt megszakítás (interrupt) vezérelt közvetlen memória elérés (DMA) vezérelt módon
Számítógépes mérőrendszerek felépítése (rajz):
10 Érzékelők legfontosabb jellemzőinek felsorolása (csoportosítás) •
•
A felhasznált energia szerint: - aktív: külső energiaforrást igényelnek - passzív: külső energiaforrást nem igényelnek • Kimeneti jel szerint: - analóg - digitális - frekvencia - kódolt
-
2
Egyéb jellemzők szerint: linearitás pontosság érzékenység terjedelem
11 Mit mérnek az alábbi érzékelők, Pt100, nyúlásmérő bélyeg: -
Pt100: hőmérséklet érzékelő nyúlásmérő bélyeg: erőmérő
12 Mondjon példát piezoelektromos hatást, Hall hatást, lézersugarat alkalmazó érzékelőre, induktív érzékelőre. -
Piezoelektromos gyorsulás érzékelő töltéserősítővel Hall elemes áramátalakító Lézeres távolságmérő Indukciós elmozdulás mérő
13 Mi a feladata a jelkondicionálónak? (1 soros válasz) A jelet digitalizálásra alkalmassá tenni (szűrés és erősítés)
14 Soroljon fel 3 jelkondicionáló áramkört. Erősítő Zajszűrő Antialiasing szűrő
15 Mi a feladata az analóg jelformálónak? A jelet feldolgozásra (analizálásra) alkalmassá tenni.
16 Mi a feladata a multiplexernek? Csatornakiválasztó: többcsatornás mérés esetén a jelek sorba rendezi a mintavételezéshez. (1db A/D átalakító van, mégis több jelet tudunk lemérni)
17 Mit értünk a mintavevő –tartó áramkör tartási driftje alatt? Egységnyi idő alatt mennyit csökken a kimeneti feszültség értéke. Mértékegysége (V/s)
18 Mit értünk a mintavevő –tartó áramkör mintavételezési ideje alatt? Azaz idő, amíg a bekapcsolástól a feszültség a követő üzemmódot eléri
3
19 Mintavételezési idő, tartási drift és kondenzátor kapacitás közötti kapcsolat a mintavevő –tartó áramkörökben Kondenzátor kapacitás nő, mintavételi idő nő, tartási drift csökken. Kondenzátor 10 nF 1 nF 100 pF 25 pF 10 pF
Mintavételezési idő 20µs 4µs 3µs 170 ns 10 ns
Tartási drift 3 mV/s 30 mV/s 200 mV/s 5 V/s 50 V/s
20 Mi a D/A átalakítás elvi alapáramköre? (Megnevezés és felrajzolás) Összegző erősítő Q0
R0
Q1
R1
Q2
R2
Q3
R3
Rv
-
Ub e= 1 V
+
Uki
21 Milyen áramköri elven alapul a létrahálós D/A átalakítás működése? Feszültségosztó: R
R
R
2R
R
2R1
R
2R
2R
R
Ur
R
↑
↑
↑
↑
↑
Ur 2
Ur 4
Ur 8
Ur 2 N −1
Ur 2N
22 Közvetlen és közvetett A/D átalakítók típusainak felsorolása. • közvetlen: • közvetett: -
számláló kétoldali párhuzamos
-
4
U/t U/f
23 Írjon 3 jellemzőt a kétoldali közelítéses / párhuzamos / kétszeresen integráló A/D-ról. -
kétoldali köz.: közepes sebesség, megfelelő jellemzők, közepes ár párhuzamos: nagy sebesség, nagy megbízhatóság, magas ár kétszeresen integráló: lassú működés, nagy pontosság, alkatrész öregedés kiküszöbölése
24 Többfunkciós mérésadatgyűjtők funkciói (felsorolás) Analóg bemenet Analóg kimenet Digitális I/O Számláló, időzítő
25 Milyen paramétereket kell megadni 1 csatornás rövid idejű mérésnél? Mintaszám, mintavételi frekvencia, mintavételezés módja (SE/DIFF), erősítés, mintavételi csatorna
26 Milyen paramétereket kell megadni többcsatornás rövid idejű mérésnél? Csatornalista, mintavételi frekvencia, mintaszám, csatornaszám, konverziós frekvencia, SE/DIFF, erősítés
27 Mitől függ a konverziós frekvencia értéke? A csatornaszámtól es a mintavételi frekvenciától, a mérőkártya maximális mintavételi frekvenciájától.
28 Hogyan kell beállítani a konverziós frekvencia értékét? f konv ≥ f min tavételi ⋅ csatornaszám
29 Analóg bemeneti egység minimum 5 jellemzőjének felsorolása! Felbontás (12 bites, 16 bites) Bemeneti feszültség tartomány (+-5V; 0-10V) Erősítési fokozatok (0,5 - 100) Mintavételezési sebesség (< 1MHz) Csatornaszám (16, 32) Bemenetek referencia pontja (közös, független) (Single-ended; Differential) Pontossági jellemzők (linearitás, stb.) Bemeneti impedancia (nagy)
5
30 Hogyan ellenőrizhető, hogy a mérendő jeleket közös földponthoz képest, vagy differenciál bemenetben kell mérni? Feszültségméréssel a közösítendő pontok között. Ha a bemeneti jeleket egy közös földponthoz képest kapcsoljuk a bemeneti csatornákra, akkor dupla annyi csatornát tudunk vizsgálni. Ha ez nem oldható meg a mérőkörben, akkor differenciál kapcsolást kell alkalmaznunk.
31 Mintavételezési eljárások (4 db felsorolás és 1 soros értelmezés) 1. Egycsatornás rövid idejű gyors: tfree ≈ 0, tmv ≈ tap multiplexer alkalmazása nem szükséges 2. Többcsatornás rövid idejű gyors: tfree ≈ 0, tmv ≈ tap multiplexer alkalmazása szükséges 3. Egycsatornás hosszú idejű lassú: tfree > 0, tmv = tap + tfree multiplexer alkalmazása nem szükséges 4. Többcsatornás hosszú idejű lassú: tfree > 0, tmv = tap + tfree multiplexer alkalmazása szükséges 1. es 3. módszer eseten multiplexer alkalmazása nem szükséges
32 Milyen triggerelési módokat alkalmazhat analóg jelek számítógépes mérésekor? Szint (normál és hiszterézises), ablak triggerelés, pretriggerelés (nem csak digitálisnál van!)
33 Mit jelent a le- vagy felfutó élre történő ANALOG triggerelés? Felfutó jelre: A jel lentről felfele átmegy a triggerszinten. Lefutó jelre: A jel fentről lefelé átmegy a triggerszinten.
34 Mit jelent az ablak triggereles? A mintavételezés akkor történik, ha a jel az alsó es a felső triggerszint között van, vagy azokon kívül van.
35 Mit jelent a pretirigger mintaszám? A rendszer folyamatosan mintavételez az STS után, de mindig csak annyi mintát tárol és görget az RTS-ig, amennyi a „pretrigger” mintaszám.
36 Mit jelent a szint-triggerelés? Innen kezdődik a mintavételezés.
6
37 Sorolja fel az analóg kimeneti egység jellemzőit! - Felbontás (8 bit, 12 bit, 16 bit, 24 bit) - Kimeneti feszültség tartomány (±5V; 0-10V) - Beállási idő (V / LSB) - Terhelhetőség (±2mA) - Pontossági jellemzők (linearitás, stb.) - Csatornaszám (1, 2, 4) - Kimeneti impedancia
38 Mekkora lehet elméletileg a maximális frekvenciája annak a szinusz/ négyszög/ háromszög jelnek, amit egy „f” frissítési frekvenciával rendelkező analóg kimeneten lehet generálni? f jel =
f frissítési n
(mintaszám: szinusznál: 10, négyszögnél: 2, háromszögnél: 10)
39 A valóságban (nem elméleti szempontból) milyen paraméterektől függ az analóg kimeneten generált jel maximális lehetséges frekvenciája? Attól, hogy milyen jelet akarunk megjeleníteni, frissítési frekvencia, beállási idő.
40 Rajzolja fel egy összetett periodikus jel amplitúdó-frekvencia diagrammját vázlatosan.
fn = egész szám f1
f n = n ⋅ f1
41 Mekkora annak a spektrumnak az alapharmonikusa, amelyet fmv mintavételezési frekvenciával, m csatornás mérésen, csatornánként n db mintából mértünk? f reg =
f mv f = konv = f 1 n m⋅n
42 Mikor jelenik meg sátras spektrumkép frekvencia analizálásnál? Ha a mert jel frekvenciájának és a spektrum alapharmonikusának a hányadosa nem egész szám, akkor a frekvencia spektrumban nem létező oldalharmonikusok jelennek meg. f jel = egész számnak kell lennie! f1 7
43 Milyen módon küszöbölhető ki a „sátras” spektrumkép, ha ideális szinusz jelet mérünk? -
Ablakozó függvénnyel A mintavételi frekvenciát, a mért jel frekvenciájának egészszámú többszörösére állítjuk be.
44 Mikor alkalmaz ablakozó függvényt? Ha az ideális szinusz spektruma nem egy összetevőt ad, hanem egy „sátor” jellegű spektrumképet. (FFT hibájának lehet ezzel csökkenteni)
45 Mit jelent az aliasing jelenség? Ha a mintavételezési törvényt nem tartjuk be, akkor a mintavételezett jelben nem létező összetevők jelenhetnek meg.
46 Milyen esetben fordulhat elő, hogy az analóg bemenetre kapcsolt jel nem jelenik meg digitalizáláskor? Ha a mintavételezési frekvencia éppen kétszerese a jel frekvenciájának és a mintavételezés éppen nulla átmenetnél (0 V feszültségnél) kezdődik.
47 Hogyan küszöbölhetjük ki az aliasing jelenséget? Antialiasing szűrővel, ami egy aluláteresztő szűrő, nagy vágási meredekséggel, a mintavételi frekvencia felére beállított felsőhatár frekvenciával.
48 Mérési hibák típusainak felsorolása Rendszeres hiba Véletlen hiba Durva hiba
49 Mérési hibák számítása. Képletek alkalmazásával is. Abszolút hiba: H = m − p H H Relatív hiba: h = vagy h% = ⋅ 100% p p Méréshatárra vonatkoztatott relatív hiba: hv =
8
H ⋅ 100% pv
50 Véletlen hibák megadásának módszerei (felsorolás képlettel)! Terjedelem: R = xmax − xmin Valószínű hiba: x ± P Átlagos abszolút eltérés: E =
1 n ∑ δ i , δ i = xi − x n i=1
Szórás, vagy standard eltérés: s =
1 n 2 ∑ δ i , δ i = xi − x n - 1 i=1
51 Miért kell a skála felső harmadában mérni? A relatív hiba a mutató kitérésével csökken, vagyis annál pontosabb a mérés, minél nagyobb a mutató kitérése. Ez igaz digitális műszer esetén is, hogy a méréshatár végéhez közeledve egyre csökken a mérés relatív hibája.
52 Gauss eloszlás ellenőrzésének módja s2 π = ± 15% E2 2
53 Milyen feladat megoldásakor alkalmazzuk a méréselméletben (mérési adatok feldolgozásakor) a Gauss eloszlás sűrűségfüggvényét? Ha a mérési hibák előfordulási valószínűségét kívánjuk meghatározni.
54 Mit „mutat” a folyamatképességi mutató? Hogy egy mérési sorozat véletlen hibája megfelel-e a megadott értéknek. C p > 1 , jó érték
55 Egy gyártásból kivett alkatrész egyik méretének ellenőrzése során kapott mérési sorozat szórása sm . Az adott méretre előírt szórás s0 . Mekkora a folyamatképesség mutatója? Cp =
s0 sm
56 Milyen módszerrel hozható létre empirikus sűrűsség függvény? A mérési adatok csoportosításával.
f (x r ) =
P(x r ) ϕ (x r ) n = = r ∆x r n∆x r n∆x r
nr az r-edik intervallumba eső változók relatív gyakorisága (r = 1, 2, .... m). n
9
57 Mivel jellemezhető a mérési adatok csoportosítása? A csoportok szélességével ∆x és az 1. csoport közepével xr1 . A mért adatok tartományát felosztjuk kisebb egyenlő hosszúságú ∆x intervallumokra. Ezeket a középpontjukhoz tartozó xri mérési adattal jellemezzük. Egy adott terjedelmen belül az összes változókat megegyezőknek tekintjük és egyedi értéküket a terjedelem középpontja által meghatározott értékkel helyettesítjük.
58 Milyen feladat megoldásakor alkalmazunk a mérési adatok feldolgozása során regresszió analízist? Ha azt az f (x) görbét keressük, ami a legjobban megközelíti a mérés során kapott értékeket.
59 Hogyan számolható ki egy X es egy Y sorozatból számított Z sorozat szórása? ∂z s = ∂x
2
2 z
x0 , y0
∂z ⋅ sx + ∂y
x0 , y0
⋅ sy
2
60 SI prefixumai (10-18-tól a 1018-ig) NÉV exa peta tera giga mega kilo hekto deka deci centi milli mikro nano piko femto atto
JEL E P T G M k h da (fk) d c m µ n p f a
61 SI alapmértékegységei m, kg, s, a, K, cd, mól
10
ÉRTÉK 1018 1015 1012 109 106 103 102 10 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18
62 Mit jelent egy feszültség lineáris középértéke? Azt az egyen feszültséget értjük alatta, amely egységnyi idő alatt ugyanannyi vegyi munkát végez, mint a váltakozó feszültség.
63 Mit jelent egy feszültség effektív értéke? Váltakozófeszültség effektív értéke egyenlő azzal az egyenfeszültséggel, amely egységnyi idő alatt ugyanazt a hő munkát végez. T
U eff
1 = U 2 (t )dt ∫ T0
Effektív érték = négyzetes középérték (RMS)
64 Sorolja fel belülről kifelé egy zavarvédett vezeték kialakítását. sodrott érpár védőárnyékolás kettős árnyékolás földelt árnyékolás mágneses árnyékolás (ferromágneses fólia)
65 Sorolja fel a merőműszerek legfontosabb jellemzőit! 1 mérési tartomány 2 érzékenység 3 stabilitás 4 ismételhetőség, 5 pontosság 6 beállási idő 7 felbontás 8 túlterhelhetőségi jellemzők 9 linearitás 10 holtsáv 11 kimeneti jelforma, 12 hiszterézis, 13 költség, méret, súly, 14 környezeti jellemzők
66 Mit nevezünk egy műszer érzékenységének? A műszer érzékenysége (E) a kimenő jel megváltozásának ∆α és a bemenő jel ∆α megváltozásának ∆x a hányadosa: E = ∆x
11
67 Mit nevezünk a műszer felbontásának? Két egymás mellett levő, még éppen megkülönböztethető x jel távolsága. Általánosan: a műszerrel megadható legkisebb mérőszám különbség ( ∆x ).
68 Mit nevezünk a műszer linearitásának? Linearitási hibát akkor lehet értelmezni, ha a mérőeszköz által szolgáltatott adat (kimenőjel) rendeltetésszerűen egyenes arányban áll, a mert jellemzővel (bemenőjellel). Az elvi egyenestől való eltérés merteket adja meg a linearitási hiba.
69 Mit nevezünk a műszer stabilitásának? A merőeszköznek az a tulajdonsága, hogy metrológiai jellemzőit időben tartósan állandó értéken őrzi.
70 Mit értünk a műszerek válaszideje alatt? Azt az időt, amely alatt a kimenő jel a bemenő x0 ugrásjel 99%-át eléri.
71 Hogyan jelölik a berendezések por- és vízártalom elleni védettségét? Jellemzése az IP számmal: IP – XY, ahol X a szilárd test elleni vedelem (0-6 közötti érték) Y a víz elleni védelem (0-8 közötti érték)
72 Rajzolja fel az ellenállásmérés nullmódszerének kapcsolását és írja fel a kiegyenlítés feltételét.
RX R3 = 0 − U 0 = R + R R + R X 3 2 1 Kiegyenlítés feltétele: R X ⋅ R2 = R1 ⋅ R3
73 Milyen alaptípusai vannak az analóg oszcilloszkópnak? egysugaras többsugaras
12
74 Hogy nevezzük azt a módszert, amelynek helyes alkalmazása biztosítja azt, hogy az oszcilloszkópon állóképet lásson? Megfelelő triggerelés
75 Mire szolgál az oszcilloszkópon az AC/DC kapcsoló? Egyenfeszültség leválasztására szolgál.
76 Milyen módszerekkel lehet az egycsatornás analóg oszcilloszkópon több jelet vizsgálni? Chopper üzemmód (kicsit az egyikből, kicsit a másikból jelenít meg) Alter üzemmód (egymás után rajzolja ki az egyes csatornák jeleit)
77 Rajzolja fel, hogyan kell bekötni két egyenáramú tápegységet, ha szimmetrikus ±15V-os tápfeszültséget szeretnénk rákapcsolnunk egy berendezésre!
78 Sorolja fel, hogy milyen teljesítmény jellemzői vannak egy váltakozó árammal működő berendezésnek? Látszólagos teljesítmény Hatásos teljesítmény Meddő teljesítmény
S = U ⋅ I = P2 + Q2 P = U ⋅ I ⋅ cos ϕ Q = U ⋅ I ⋅ sinϕ
79 Milyen műszert alkalmaznak a háztartásokban a villamos energia mérésére? Indukciós fogyasztásmérőt, digitális fogyasztásmérőt.
80 Változik-e az áramszámla, ha ugyanolyan fogyasztási jellemzők mellett a hálózati feszültség megnövekszik? Igen, négyzetesen nő.
13
