nekontaktní

Elektronická měření Obecné pojmy

Základní pojmy měření souhrn experimentálních úkonů, jejichž cílem je stanovit hodnotu měřené veličiny v násobcích příslušné měrové jednotky

měřicí metody přímé/nepřímé definiční/nedefiniční absolutní/srovnávací výchylkové/nulové kontaktní/nekontaktní např. nutnost rozpojení obvodu

statické/dynamické

nejistoty měření zákony šíření chyb


Měřicí přístroje Dělení podle poslání aktivní veličiny pasivní veličiny a vlastnosti obvodů/soustav měřicí generátory

způsobu indikace/zpracování analogové číslicové – konečný počet úrovní

frekvenčního rozsahu stejnosměrné nízkofrekvenční vysokofrekvenční širokopásmové úzkopásmové

dalších kriterií univerzální/jednoúčelové laboratorní/provozní


Vlastnosti měřicích přístrojů přesnost měřicí rozsah citlivost kmitočtový rozsah rychlost vstupní impedance výstupní impedance referenční a pracovní podmínky stabilita spolehlivost přetížitelnost napájení a bezpečná napětí další specifické vlastnosti


Blokové schéma měřicího přístoje

analogový měřicí přístroj Měřicí převodník

Analogový obvod

Indikátor

číslicový měřicí přístroj Měřicí převodník

A/D převodník

za A/D může být převodník kódů A/D převodník lze někdy vynechat

Logický obvod

Indikátor


Srovnání typů měřicích přístrojů přenost čtení údaje indikace polarity dosažitelná přesnost a vstupní odpor doba ustálení/měření snadnost dalšího zpracování citlivost na neelektrické vlivy automatizace způsob indikace z pohledu člověka externí napájení konstrukční složitost, rozpoznání poruch ochrany proti přetížení


Přístupy ke konstrukci

měření efektivní hodnoty Ief =

q

1 T

RT 2 0 i (t) dt

změření jedné hodnoty i(t), výpočtem Ief fyzikální definice analogový výpočet číslicový q výpočet P 2 Ief = T1 [i(tn )] ∆t 5 kompenzace vhodným generátorem 1 2 3 4

liší se např. citlivostí na vyšší harmonické


Konstrukce klasického měřicího přístroje otočná ručka ovládaná dvěma momenty: pohybový moment Mx vyvolaný měřenou veličinou, Mx = kx x nebo Mx = kx x 2 2 řídicí moment Md vyvolaný mechanicky (pružina), působí proti Mx , Md = −kd φ 1

pokud by řídicí moment nepůsobil, ručka by se otáčela pořád dokola

ustálená poloha ručky φust =

kx kd x

pohybová rovnice Mx + Md + MJ + Mb = 0 φ

t


Magnetoelektrické ústrojí otočná cívka v magnetickém poli Mx = 2NBlr · I = kx I Magnet

principiálně ampérmetr voltmetr a multimetr RA %

R

RI3

R I2

RA % RI1

Voltmetr RU1

RU2

RU3

I/U +

I3

I2

I1

U1

U2

U3


Další klasická ústrojí

elektromagnetické indikuje kvadrát proudu (opět ampérmetr) obsahuje železné jádro, nevhodné pro ss proud

elektrostatické otočný deskový kondenzátor principiálně voltmetr

poměrové ústrojí dvě „posunutéÿ cívky

jazýčkový kmitočtoměr zvlástní typ ústrojí bez ručky ladění jazýčků závažím


Etalony určen k definování, realizaci, uchovávání nebo reprodukování jednotky za účelem jejího přenosu porovnáním na jiné měřicí přístroje primární – nejvyšší metrologická kvalita hodnota není určena navázáním (není na co) nejlépe vypočítatelný

sekundární – hodnota navázána na primární zpravidla se od primárního etalonu konstrukčně liší

referenční – nejvyšší metrologická kvalita v určitém místě pracovní – běžně se používá k ověřování a kalibraci transferový – prostředek při vzájemném porovnávání etalonů skupinový – složen z několika etalonů jeho hodnota je průměrem hodnot jednotlivých etalonů

Elektronická měření Problematika měření

Typy signálů nesymetrický signál H R(x)

u H uH

U

H

=

R(x) L

R(x)

R1

uL

ux

U

L

ux

R1

L

t

symetrický signál H =

R(x)

u

H

= =

uL

R(x) L

R(1 − x)

R(1 + x)

uH

R(1 − x) t

L

R(1 + x)


Typy vstupů

nesymetrické =

diferenciální

u2 = u1 =

=


Kapacitní vazba fyzická realizace a náhradní obvod C12 C12 u2 u1

C1

u1

C1

C2

Rz C2

Nežádoucí

konkrétní příklad R2 C12 R1 −

uout u1

ux

+

Rz

u2


Další vazby

induktivní

R2 L1 R1

u1

galvanická

ux

M L2 ui

−

uout +


Eliminace vazeb kapacitní

u1

Rz

u1

Rz

induktivní Stíněný objekt

Materiál s vysokou permeabilitou µr


Propojení přístrojů (kroucená) dvojlinka U2 = }|

z

{

ui2 Měřený obvod

Ux

Ux + ∆U ui1 {z

|

Měřicí přístroj


Měřený obvod ui2

ui2

ui2

ui2

ui1

ui1

ui1

ui1

}

= U1

elektricky stíněné R1

R2

R1

R2

Elektronická měření Problematika měření Elektromagnetická kompatibilita

Elektromagnetická kompatibilita

základní zdroje: emise poruchy napájení interference na rádiových frekvencích elektrostatické výboje

model zdroj–cesta–přijímač v testovaném systému se musí vyskytovat nějaký zdroj energie; musí zde být přijímač, který lze touto energií ovlivnit; musí být vazebná cesta mezi zdrojem a přijímačem.


Aspekty EMC

zemnění

λ

/20

stínění Stíněný objekt


Vhodný návrh z hlediska EMC

[8]


Testování EMC předepsané dle norem různé definice odolnosti bez narušení funkce narušení jen po dobu působení nenáročný zásah obsluhy

testování výboji – pistole

[8]

Elektronická měření Problematika měření Elektronické prvky

Elektronické prvky a obvody pasivní součástky aktivní součástky přístrojové zesilovače u1

+

+

uout

Rg

−

−

u2

izolační zesilovače

[1]


Izolační zesilovače

[1]


Měřicí převodníky transformace typu vstupu impedanční přizpůsobení zeslabovač/zesilovač zádržný obvod oddělení filtr převodník úrovní analogové multiplexory demodulátor zdroj ochranný obvod

Elektronická měření Měření napětí Referenční zdroje napětí

Reference napětí

zdroj přesného napětí Uref hodnota stálá v čase (long-term stabilita) ∂U teplotní stabilita (malý α = T1 ∂T ) nemění se vlivem elektrických parametrů (napětí/proud) stabilita po zapnutí (turn-on-drift)

nesmí se používat k napájení dalších obvodů izolace od zdrojů šumu a rušení vícehodnotové zdroje – ustálení


Zenerovy diody

základní zapojení U Uin

UZ

R IZ ZD

Uin

IZ

UZ Uin R+rZD

I

teplotní stabilizace a malá napětí R Uk N Up

UZ

R

UD ZD1

|

{z N

}

ZD2


Zenerovy diody

zapojení s aktivními prvky R2 ZD −

Rk T

Uref

2 Uref = UZ R1R+R 1

+

R1

R3

R UZ

ZD


Band-gap reference vlastnosti přechodu BE R3

R3 /n

−

IC1

IC2 +

R5 T1

R1

T2

Uref

∆UBE R4

R2

Uk

U1


Josephsonův přechod tenký přechod mezi supravodiči I ∂δ ∂t 9,594 653 7 GHz

= I0 sin δ, 2e = U, ~

(1) (2)

UJ [µV] 60 40

4,2 K

UJ 20

n1 θ1

n2 θ2

200 400 600 IJ [µA]

IJ

KJ =

2e h

= 483 597,891 GHz/V


Další typy

JFET využívají teplotní nezávislosti napětí UGS při proudu 2 V IDZ = IDs 0,66 Up IDs nasycený proud tranzistoru, Up prahové napětí nízká proudová spotřeba

integrované obvody využívají předchozích principů doplnění o další obvody (tepelná ochrana) např. REF025, AD586, LM169 s napětími 2,5; 5 a 10 V

Elektronická měření Měření napětí Stejnosměrné analogové voltmetry

Chyby při měření napětí

vliv reálného odporu voltmetru Ri RV U0 =

UV V

přechodové odpory termoelektrické napětí


Jednoduchý voltmetr

100M

10M

1M2 R3

100 V

9M

R4

R1

1V Volba rozsahu

R2

=

1V 10 V

10 V Ux

R5

M9

100 V Uin

Ux %

M1


Voltmetr s FET i bipolárními tranzistory

[4]


Milivoltmetr

[4]


Modulační mikrovoltmetr Ux

Nízkofrekvenční modulátor

µV

mV Stejnosměrný Střídavý mV Řízený zesilovač zesilovač usměrňovač

V


Generátor modulačního napětí

= vstup

∼ výstup = vstup

modulace

modulace

∼ výstup

∼ výstup

= vstup

modulace


Modulační mikrovoltmetr se zpětnou vazbou

Ux Uzv

Nízkofrekvenční modulátor

Střídavý zesilovač Dělič N

Generátor modulačního napětí

Řízený usměrňovač

Stejnosměrný zesilovač



Modulační zesilovač

R2

Uin

u1

R1

− −

u2

+

u3 C1

uobd (t) Multivibrátor ω0

u4

uout +

C2

Elektronická měření Měření napětí Číslicové stejnosměrné voltmetry

Vlastnosti A/D převodníků R2 U

R1 uin

∆u

−

Uvz

− + +

C R3 t0 UA/D

t UA/D

chyba zesílení

UA/D q q7 INL4

chyba nuly Ux

Ux

Ux


Paralelní převodník Uref Ux

R/2

+

a1

K3 R

+

K2 −

R

+

K1 −

R/2

Převodník kódu

−

a0


Převodník s postupnou aproximací

D/A převodník Registr

Výstup u

+

Přepínač

&

Ux

−

Zdroj impulzů

Ux 1

t


Převodník se stupňovitým napětím

Ux

+

K −

UD/A D/A převodník Výstup Zdroj impulzů

Vratný čítač

Vpřed/vzad


Generátor stupňů

D2

R2

D1

2R2

C

−

OZ1 +

u1

Astabilní multivibrátor

R3

−

+

OZ2 +

Integrátor

K ui

−

Komparátor

u2


Sledovací převodník

Ux

+

K −

UD/A D/A převodník

U Ux UD/A

Výstup Zdroj impulzů

Vratný čítač

Vpřed/vzad

t


S mezipřevodem na čas

Ux

+

K

Lineární zdroj

−

start =1

Zdroj impulzů

&

Čítač


Integrační převodník

Uref Ux

Přepínač

Integrátor

+

K start

−

stop Řídicí obvod

uint U x2

Ux

Zdroj impulzů

&

t

Čítač

Tx

Tn Tn2


Převodník s vyrovnáváním náboje

Ux

+

Integrátor

uint

+

K

−

uK

uint

uint t

−

+Uref −Uref

uK

t uK

t Ux = 0

t Ux > 0

Elektronická měření Měření střídavého napětí

Převodníky střední hodnoty

R

R R

Uin

D

Rz

D1 Uout

D1

Rz

D2

D3

Iz

D4

Uin

Uin

Rz

D2

Iz R1

R2


Aktivní převodník střední hodnoty

I1

R1

R2

I2

+

Uin

R −

D1

Rz

D2

D3

Iz

D4

−

Uin

Iz02

D1

UD1

D2

UD2

U3

+

R3 Ud

U2 U3

Up

Uin


Řízený usměrňovač

ux

Analogová násobička us

Dolní propust

Uout


Spínačový detektor

u2

ux

Dolní propust

−1 s

s(t)

Uout

s(t) t

◦

φ=0 u2 (t)

t ◦

φ = 90 u2 (t) t

t


Převodník efektivní hodnoty

termoměnič termoměnič s kompenzací U2 = U1ef

q

R1 R2

D

+

R1 it uin

Rt

− +

+ −

Uout

ux

T1

−

Uout

+ −

R2

T2


Převodník efektivní hodnoty s vyhřívanými přechody BE +UB C1 RC

RC −

D

+

R1

R2

ux

RE

−UB

C2

Uout


Výpočtový převodník s přímým výpočtem

ux (t)

2

Dolní propust

√

Uout


Výpočtový převodník s implicitním výpočtem

u2x Uout

ux

R +

C

−

Uout


Logaritmický převodník

u1 ux

|ux |

2 ln |ux |

u2 +

u3 e2 ln|ux |−ln Uout − ln Uout

Střední hodnota

Uout


Příklad řešení C3 R4 R1

R2

R3

T1

T2

T3 −

D1

ux

R5

OZ3

D2

+

R7 −

OZ1 +

R6 T4

−

OZ2 +

C1 R8 −

OZ4 C2

+

Uout


Převodník maximální hodnoty (špičkový detektor)

C1

D R Uout

ux

C2

D ∆U

C

∆U1

ux

R

U

T1

T2

t

Uout


Aktivní špičkový detektor

− +

Ux

D C

Uout


Převodník rozkmitu

D2

∆U2

D1

∆U1

U

Uout

ux C1

C2 T1

T2

t


Aktivní převodník rozkmitu

−

D1

R1

R2

OZ1 +

C1

−

OZ2 +

Ux

C2

+

R3

OZ2 −

D2

Uout R4


Jednoduchý střídavý voltmetr

ux

Měřicí usměrňovač

Stejnosměrný voltmetr

citlivost dána ss částí na měřicím převodníku závisí typ voltmetru


Střídavý milivoltmetr s kompenzací

ux

Měřicí usměrňovač 1 Rozdílový zesilovač Měřicí usměrňovač 2 Dělič napětí

Oscilátor

Měřicí usměrňovač 3



Širokopásmový voltmetr

ux

Přepínatelný zeslabovač


Širokopásmový zesilovač

1M ux

+

Uout −

D1

D3 %

R1

R2

D2

D4 | {z } R3



Širokopásmový voltmetr – kompenzovaný dělič

Kompenzovaný dělič napětí: R1 C1 = R2 C2 u R1

C1

R2

C2 u2

u1

t


Selektivní mikrovoltmetr

ux

Laditelný selektivní zesilovač



+ −

uin

Pásmová zádrž

uout



Heterodynní voltmetr Zvláštní typ selektivního voltmetru, využívá směšování fx ± fosc ux

Vstupní obvod

fx

Směšovač


Mezifrekvenční zesilovač

fosc Laditelný oscilátor

fx + fosc pro nízkofrekvenční voltmetr fx − fosc pro vysokofrekvenční voltmetr f2 fout = |f1 − f2 | f1

fr fr = f1 − f2




Střídavé číslicové voltmetry

nepřímé – nejprve se ux usměrní, pak se měří číslicově přímé u

u

t a)

t b)

Elektronická měření Další měření napětí

Fázorové voltmetry

ux

Vstupní obvod

Zesilovač Měřicí usměrňovač Dělička Měřicí usměrňovač

uref

Vstupní obvod

Zesilovač

V Ux Uref

Fázoměr φ

Elektronická měření Další měření napětí

Číslicové měření poměru napětí Uref Ux

R/2

+

a1

K3 R

+

K2 −

R

+

K1 −

R/2

jak zapojení upravit?

Převodník kódu

−

a0

Elektronická měření Měření času, frekvence a fáze Frekvenční standard

Atomové hodiny

Zásobník cesia

Mikrovlnná dutina

Separátor

Ionizátor

Separátor Násobič

flo Laditelný oscilátor

Zesilovač


Praktická realizace NIST – atomová fontána

http://tf.nist.gov/cesium/fountain.htm


Krystalové oscilátory +U

RB1

RC uout

X T

C2

C1

RB2

RE

CE

reference s krystalovými výbrusy reference fáze – přesné oscilátory s fázovým posuvem

Elektronická měření Měření času, frekvence a fáze Měření času

Elektronické stopky

Uref start BKO stop

Integrační člen

Spínač Uref S

R T tx

− +

C V

uV

V


Číslicový časoměr

ux Zdroj impulzů start stop

Vstupní jednotka

ux

Měnič kmitočtu

fi

Řídicí obvod

u2

&

u3

Čítač

u2

t

fi

t

u3 tx

T1

T2 t t


Číslicový časoměr s noniem

Zdroj impulzů

start stop

fi

&

Bistabilní klopný obvod Bistabilní klopný obvod

Hlavní čítač

&

Noniový fi0 generátor

Noniový čítač

start

Hlavní zdroj impulzů

Detektor koincidence

stop

Noniový zdroj impulzů

Čítač


Měření periody

Tx

Zdroj impulzů

Měnič kmitočtu

Vstupní jednotka

Dělicí dekády

&

Řídicí obvod

Čítač

Elektronická měření Měření času, frekvence a fáze Měření frekvence

Rezonanční kmitočtoměr

ux

Laděný kmitavý obvod

Vazební člen

Vazební člen


M ux

C D L

C1

R %



Můstkový kmitočtoměr

ux

Vstupní obvod

Můstek


Zesilovač

R R1 uout

uin

R2

C

C

R



Kmitočtoměr s přímým údajem

Dolní propust

u1

Zesilovač

u2

Schmittův klopný obvod

Monostabilní Derivační u4 Jednostranný u5 klopný člen omezovač obvod

u3

ux

u4 t

u1

t u5

t u3

t u6

t

U0

ux

t

u6



Záznějový kmitočtoměr

fx fn Laditelný oscilátor

Směšovač

Dolní propust

Indikátor záznějů


Číslicový kmitočtoměr

ux

Vstupní jednotka Zdroj impulzů

&

fi

Řídicí obvod

Čítač T

u

u

t

t u

u t

t

Toleranční pásmo


Číslicové měření poměru dvou kmitočtů

uA

Vstupní jednotka

fA

uB

Vstupní jednotka

fB

&

Dělicí dekády

Řídicí obvod

Čítač

Elektronická měření Měření času, frekvence a fáze Měření fáze

Fázoměr využívající kosinové věty

u1

Stavitelný zesilovač 1

Voltmetr 2

3

Součtový člen −1

u2

Stavitelný zesilovač


Fázoměr s kompenzací fáze

u1

Zesilovač

Měnič fáze Rozdílový člen

u2

Zesilovač

Indikátor


Impulzový fázoměr

u2

Zesilovač

Oboustranný omezovač

Derivační člen

Jednostranný omezovač

Zesilovač

Oboustranný omezovač

Derivační člen

Jednostranný omezovač

u

u1 u2t

u t u u

t U0

u1

t

Bistabilní klopný obvod

Dolní propust



Číslicový fázoměr Měnič fi kmitočtu

Zdroj impulzů ux uref

Tvarovací obvod

u1

Řídicí u2 obvod

ux uref t u1 u2

t

fi

t

u3

t t

&

u3

Čítač

Elektronická měření Měření proudu

Proudové váhy

m


Howlandův zdroj proud

R2

R2 R1

+

Uref

Iz

−

R3

R2 Rz


Základní měření proudu

R Ix −

Ix R

UR

V

+

V


Hallova sonda

Ix R

UH Zesilovač

V UR


Střídavé ampérmetry

ix

ϑ Rt Unap

D1 ix D2

%

↑

D3 D4

R

R


Reaktivní bočníky

M

i ix

C1

C2 A

RA

ix

L2 R

A


Proudová sonda

Koaxiální kabel ix R1

R2

V

Elektronická měření Měření výkonu Průchozí wattmetry

Základní schema průchozího wattmetru

Snímač napětí Násobička Snímač proudu

Dolní propust



Chyba měření

Iz

Ix

Ix

A Ux

V

Iz A

Uz

Rz

Ux

Uz V

Rz


Odvození napětí

ui Ui

R

Ri

R

=

Rz Uu

Ru

uu

Rz


Wattmetr s modulační násobičkou

−1 Dolní propust

ui uu

+

K −

Zdroj pily

Uout


Wattmetr s Hallovou sondou

iu

ix

Ru px

Rz ux ×

V


Vf wattmetry

od zdroje zdroj

∆φ=π

Směrová odbočnice

k zátěži

zátěž

λ/4

Wattmetr na odražený výkon

Wattmetr na přímý výkon


Metoda 3 voltmetrů

V A

B

IZ

R V C

V

UZ

Zˆ


Číslicový wattmetr

ux

Snímač napětí

Vzorkovač

A/D převodník Výpočetní jednotka

ix

Snímač proudu

Vzorkovač

A/D převodník

Indikátor


Čítací metoda uu

Převodník uu /f Nulový komparátor

ui

Převodník ui /∆t Nulový komparátor

Vratný čítač

&

=1

Elektronická měření Měření výkonu Pohlcovací wattmetry

Napěťový wattmetr

Px

R

UR

V


Kalorimetrické wattmetry

ϑin v

Tepelná izolace +

Px

Px

Rz

V +

v ϑout

Ohřev


Diodový nanowattmetr

D

ux R

C

V

Elektronická měření Měření elektrické energie

Měření energie

f ∼ p(t) ux ix

Hallova násobička

Filtr

U/f

Dělič frekvence

N ∼ ∆W

Registr

Elektronická měření Měření impedance

Kvantový Hallův jev nutnost Landauových hladin: pouze ve 2D systémech, ve 3D je vlivem mag. pole spojité supravodiče, nízké teploty 1–2 K, silné mag. pole, RH = 2eh2 n = KnK

Up I E

C UH


Etalon kapacity E A B G D C

A F

G C

3 Cn 1

2 C1

C2


Měření elektrických vlastností součástek

Zdroj měřicího signálu

Měřicí obvod Měřená součástka

Přístroj pro měření signálu

Elektronická měření Měření impedance Měření odporu

Přímoukazující ohmmetry Rx Rn

Rn

U

− +

U

=

Rx

V

Teraohmmetr

UV

Rx

U

=

Rn

V

V


Ohmmetr s lineární stupnicí M5 50k 5k 500 Rx I

Rx

UV V

=

V


Můstková metoda

Rx

R1

Budicí zdroj

V R3

R2


Induktivní můstek

n1

Rx %

n2

R


Senzorové můstky

R1

R0

R3

R0

R0 + ∆R(x)

R −

−

R0

= +

+

=

R R2

R4

R0

Uout

R0

Uout


Andersonova smyčka

R1

I

+

R2 −

+

R3

Uout −

+

R4 −


Měření velmi malých odporů

= I

R3

Rx V

R4

R30 Rx

% R5

I Rx

=

R40 R2

Elektronická měření Měření impedance Měření reaktancí

Měření kapacity

Cx R −Uref

−

T

−

K

+

U0

+

Měřič časového intervalu


Měření kapacity a indukčnosti s převodem na změnu kmitočtu Lx nebo Cx

Měřič frekvence

Oscilátor

rezonanční

C2

C2

Laditelný oscilátor

Lx

C1

Indikátor rezonance R1

C1 Oscilátor

Lx

L

Laditelný oscilátor R2

Cx

Indikátor rezonance

Indikátor rezonance


Můstkové měření kapacity a indukčnosti

Cx

R1

Budicí zdroj

Lx V

C

R2

R1

Budicí zdroj

V L

R2

Lx

R1

R3

C

Budicí zdroj

V

Elektronická měření Měření impedance Měření obecné impedance

Měření obecné impedance

fázorový měřič impedance Zˆx Laditelný oscilátor

Regulátor amplitudy

Snímač proudu

Voltmetr 2

Voltmetr 1

Fázoměr

ˆ Zx

φx

Elektronická měření Měření impedance Měření obecné impedance

Můstky Maxwellův-Wienův Rx R1 Lx %

R3

R2

C2

Scheringův Rx

C1

Cx % R2 R3 C2

Elektronická měření Měření vlastností obvodů Statické vlastnosti

Statické charakteristiky – bod po bodu

R A =

V

D


Snímání statické charakteristiky

R

D X Y

Čítač

D/A převodník


Zkoušeče tranzistorů

A =

A V

V

=


Měření operačních zesilovačů

R2

− +

R1

R1 kR2

V

Elektronická měření Měření vlastností obvodů Dynamické vlastnosti

Parametry h tranzistoru

[4]


Parametry y tranzistoru

[4]


Mezní kmitočty tranzistoru


Měřený tranzistor Napájecí obvod

Střídavý voltmetr

Elektronická měření Měření vlastností obvodů Vlastnosti lineárních zařízení

Měřiče frekvenčních charakteristik


ˆ ) A(f

Zesilovač

Zdroj pily

Usměrňovač

Osciloskop


Měření přechodové charakteristiky

Měřený obvod Šumový generátor

Korelátor


Měření činitele šumu

Šumový generátor

1

Měřený obvod

Wattmetr 2 −3 dB

Elektronická měření Analyzátory signálů Analyzátory spektra

Analyzátor spektra

ux (t) Vstupní obvod

Přepínatelná pásmová propust


Zesilovač Laditelná pásmová zádrž

Zesilovač






Heterodynní analyzátor

[4]


Mnohokanálový analyzátor


Zesilovač

Pásmová propust


Pásmová propust


Pásmová propust


Přepínač

Vertikální zesilovač

Zdroj pily

Horizontální zesilovač

Elektronická měření Analyzátory signálů Analyzátory zkreslení

Měření činitele nelineárního zkreslení

100 %

ux

1 Zesilovač

Voltmetr 2 Pásmová zádrž

Elektronická měření Generátory měřicích signálů

Zdroje napětí

Síť

Filtr

Transformátor

Usměrňovač

Filtr

Stabilizátor

Proudová pojistka

U0


Wienův oscilátor

R C

− +

T uout R

C


Funkční generátor

C

R

R Zesilovač

R1

−

+

+

−

Sinusový tvarovač

Dělič

uout (t)


Číslicový generátor

Zdroj impulzů

fi

Čítač

Paměť

D/A převodník

Filtr

f

uout (t)


Impulzní generátor

Vnitřní generátor Spouštění

vnější vnitřní

Oscilátor

Zpoždění

Šířka

Strmost Stejnosměrná složka

ug (t)

Elektronická měření Generátory měřicích signálů Frekvenční syntéza

Přímá frekvenční syntéza

10f

10f, 20f, 30f, . . . Generátor harmonických

×10

Pásmová 20f propust

f, 2f, 3f, . . . Oscilátor

f

÷10 f 10

Generátor harmonických

Pásmová propust 3f

Generátor harmonických

Pásmová propust

f 2f 3f 10 , 10 , 10 , . . .

f 10

Směšovač

Filtr

23,1f


Fázový závěs

f1

Fázový detektor

Dolní propust

Napětím řízený oscilátor

f2

v případě číslicových signálů jako fázový detektor: XOR aplikace např. jako filtr – pravoúhlá pásmová propust souvisí s oblastí zachycení


Nepřímá frekvenční syntéza

Oscilátor

f

Fázový detektor

Dolní propust Frekvenční dělič N

Napětím Nf řízený oscilátor


Dělič frekvence

Usměrňovač

Integrátor

f /N

nulování −

f +

Uref


Nepřímá frekvenční syntéza

f Multivibrátor

Dělič N1

Fázový detektor

Napětím řízený multivibrátor

Dělič N2

N2 N1 f

Dělič N3

N2 N1 N3 f

Fázový detektor

Napětím řízený oscilátor

Elektronická měření Zobrazovací přístroje Osciloskopy

Analogové osciloskopy vertikální a horizontální zesilovače časová základna volnoběžná spouštěná dvojité

synchronizační obvod vychylovací soustava obrazovka pomocné a doplňkové obvody 1 2 3

číslicová indikace kalibrační obvody vazba vstupního signálu (DC/AC/GND)


Sondy

zprostředkují vstup signálu (věrohodnost, zatížení měřeného obvodu, šířka pásma, kompenzace) velikost vstupního signálu (škálování 1 : 10) vhodná volba „špičkyÿ pasivní/aktivní diferenciální/uzemněné různé typy: napěťové, proudové (Hallova sonda, trafo)


Speciální osciloskopy 1

rastrovací osciloskopy

2

vzorkovací osciloskopy ux (t)

Vzorkovací obvod

Zesilovač s pamětí

Vertikální zesilovač

Zdroj vzorkovacích impulzů

Komparátor

Zdroj pomalé pily

Zpožďovací vedení

Zdroj rychlé pily spouštěcí signál

Tvarovací obvod

∆t

2∆t

T

2T

3∆t

Zdroj rychlé pily

4∆t

Zesilovač s pamětí

5∆t

Horizontální zesilovač

6∆t

ux 3T

4T

5T

6T

t


Parametry osciloskopů

počet kanálů frekvenční pásmo doba náběhu přesnost zesílení vstupní impedance rozsahy, citlivost a časové základny možnosti zobrazení (XY, MATH, ALT, CHOP)


Digitální osciloskopy

signál se vzorkuje a ukládá do paměti typu FIFO, rastrová obrazovka výhody: snadné zobrazení jednorázových dějů snadné uchování a numerické zpracování vyšší přesnost měření, kurzory, matematické funkce dostupné složitější metody zobrazení (peak mode) předspouštění a složitější možnosti spouštění


Režimy spouštění

[9]


Vlastnosti

počet bitů vzorkovací rychlost (S/s, Sps) velikost paměti (počet vzorků) počet kanálů (multiplexované?) rozhraní pro komunikaci parametry ekvivalentní analogovým, např. šířka pásma

Elektronická měření Zobrazovací přístroje Logický analyzátor

Logický analyzátor

1

pro analýzu více logických vstupů

2

zjednodušená A/D část (komparátor) ux

log. 1 t

3

složitější možnosti spouštění

4

vazba na logické obvody (procesory)

Elektronická měření Ostatní techniky

Lock-in detektor

technika pro detekci nízkoúrovňových signálů velmi selektivní filtr, lze detekovat signál utopený v šumu potřeba silného referenčního signálu fázově citlivá detekce

[11]

Elektronická měření Literatura

Doporučená literatura Tumanski, S.: Principles of Electrical Measurements, CRC Press 2006 Čejka, M.; Matyáš, V.: Elektronická měřicí technika, Vutium 2001 Rathore, T. S.: Digital Measurement Techniques, Alpha Science Internat. 2003 Matyáš, V.: Elektronické měřicí přístroje, SNTL/Alfa 1981 Vedral, J.; Fischer, J.: Elektronické obvody pro měřicí techniku, ČVUT 1999 Haasz, V.; Sedláček, M.: Elektrická měření. Přístroje a metody, ČVUT 2000 Boháček, J.: Metrologie elektrických veličin, ČVUT 1994 Svačina, J.: Elektromagnetická kompatibilita, PPT prezentace Tektronix: XYZs of Oscilloscopes Tektronix: ABCs of Probes Signal Recovery: What is a Lock-in Amplifier, Technical Note 1000

nekontaktní

Recommend Documents