5. MĚŘENÍ KMITOČTU a FÁZOVÉHO ROZDÍLU

Transkript

1 5. MĚŘENÍ KMIOČU a FÁZOVÉHO ROZDÍLU Měření kmioč: zdroje ealonového kmioč, přímé měření osciloskopem, elekronické analogové kmioměry a vibrační kmioměr, číače (měření f přímo, měření, průměrování, možnos vznik falešného údaje) Měření oáček, měření průok Měření fázového rozdíl osciloskopem a číačem, další možnosi měření ϕ (přehled) 38EMA P5 1

2 Měření kmioč Zdroje ealonového kmioč Poznámka: frekvence a čas jso navzájem svázané fyzikální veličiny Jednoka čas 1s definovaná v sosavě SI dobo rvání n-period záření Základní ealon cesiový rezonáor (sabilia až 1-14 /rok) Sekndární ealony: ermosaované krysalem řízené osciláory (sabilia až 1-9 /rok) Měření kmioč osciloskopem Srovnávací meoda v režim -Y pro celisvý poměr kmiočů (Lissajosovy obrazce) Přímé měření osciloskopem: f 1/ (orienační málo přesná meoda) Elekronický analogový kmioměr Vibrační kmioměr 1 O MKO 3 U EM U P 1 3 U O U O 1 1 O 3d U d U P x P O f kf 38EMA P5 J

3 Číslicové měřiče kmioč číače a) režim přímého měření kmioč f N / N (N poče plsů načíaných za VD + PZ O H ČÍAČ (N) dob N. ) f x Vznik falešného údaje při měření číačem: Nevhodně nasavená úroveň spošění může signálů se zákmiy vés k hrbým chybám měření. Orienačně rčíme frekvenci osciloskopem a číačem měření zpřesníme. Odhad nejisoy při přímém měření kmioč: Sandardní nejisoa yp B při měření kmioč f : kde f KO / ( f 3) + ( f 3) f Rozlišeni: / f 1 / N ( N 1 s / f 1 Hz) Režim přímého měření je vhodný pro f > 1 khz / f 1/ N je rozlišovací schopnos číače v režim přímého měření frekvence δ fo N δ fo f f 1 1, δf O - dávaná nesabilia frekvence krysal. osciláor v % N D N DEKOD.+ ZOBRAZ. vspní signál signál za O Spošěcí úroveň 38EMA P5 3

4 b) režim měření doby periody x Odhad nejisoy při měření periody Sandardní nejisoa yp B: kde / 1/f N je rozlišovací schopnos číače v režim měření periody δ f δ f 1 1 N N N / f N ; f 1 / Rozlišeni: / 1 / f N (f N 1 MHz /,1 µs) Režim přepoč z doby periody je vhodný pro f < 1 khz O O, δf O je dávaná nesabilia frekvence krysal. osciláor f O v %, K VD + PZ OUS H ČÍAČ (N) KO f D f N je směrodaná odchylka, kerá vzniká díky šm vspního signál a kolísání komparační úrovně; ím dochází k náhodné změně doby oevření hradla a edy i naměřené hodnoy DEKOD.+ ZOBRAZ. / ( 3) + ( 3) + MIN MA K Meze kolísání komparační úrovně 38EMA P5 4

5 Měření periody s průměrováním Měření doby n period (n 1 k ) kolísání se planí n-krá méně (zv. průměrování), doba 1 periody se rčí posním deseinné čárky vlevo o k pozic (Pozor, nesovisí s nejisoo yp A). Odhad nejisoy při měření periody s průměrováním Složka / (dána rozlišovací schopnosí) se n-krá sníží, neboť rozlišielnos odpovídá hodnoě 1/nf N. (Po posní deseinné čárky odpovídá váha posledního mísa na displeji n krá menší hodnoě než při měřeni doby 1 periody.) Složka (rčena relaivní nesabilio frekvence krysalového osciláor f ) průměrováním není ovlivněna, neboť δ f n δ f 1 n 1 Složka K je sice konsanní, změřením doby n 1 k period se však planí n-krá méně. Výsledný vzah pro sanovení sandardní nejisoy yp B při měření doby periody x s průměrováním je edy: / ( ( n 3) + ( 3) ( / n + K ) 38EMA P5 5

6 Určení kmioč (periody) z ovzorkovaného průběh: (osciloskop s číslicovo paměí) k 1 číslo vzork po 1. průchod signál nlo k číslo vzork po. průchod signál nlo (se sejno derivací) ( k k 1 ) S ; S je perioda vzorkování Zpřesnění: 1, lze rči lin. inerpolací k1 1 k Měření oáček, měření průok Číačem je vyhodnocován např. signál z indkčních snímačů při měření oáček nebo průokoměrů. permanen. magne N mg. měkký maeriál 1 oáčka Poznámka: Indkční sensory selhávají při nízkých oáčkách, problém řeší snímače se složiější magneicko srkro (Wiegandův sensor). 38EMA P5 6

7 osciloskopem: a) v režim -Y Měření fázového rozdíl A B A ϕ arcsin arcsin B A B 1 () Y () A B b) dvokanálovým osciloskopem v časové oblasi x 1 () x () ϕ ω 36 ϕ π f ( ) π ( rad) 38EMA P5 7

8 Elekronické fázoměry Princip: 1 1 " " O MKO " O MKO " BKO ϕ ϕ U p U,ϕ Vyhodnocení: a) analogové: měřením sřední hodnoy výspního napěí ϕ U, ϕ ϕ 1 1 ϕ d U Pd U P U P cϕ ( ) π b) číačem: nno měři, + výpoče: π 36 ϕ ( rad) ϕ ( ) 38EMA P5 8

9 Číslicový fázoměr f f G x 36 k D H ČÍAČ ϕ 1 O O MKO MKO BKO ϕ N fg kn f 36kD kdϕ Další možnosi měření ϕ - vekorvolmerem: 1. signál ref.,. signál - U x - při měření výkonů: cosϕ P/S - z ovzorkovaného průběh (např. čísl. osciloskop): k 1 číslo vzork po 1. průchod signál 1 nlo k číslo vzork po 1. průchod signál nlo (se sejno derivací) k 3 číslo vzork po. průchod signál 1 nlo (se sejno derivací) ( k3 k1) S ( k k 1 ) S k ϕ π π k 3 k1 k 1 1,k1 1,k3 1,k Zpřesnění: 1,, 3 lze rči lin. Inerpolací: 3 ϕ π EMA P5 9