5. MĚŘEÍ FÁZOVÉHO ROZDÍLU, MĚŘEÍ PROUDU A APĚÍ měření fázového rozdílu osciloskopem a číačem, další možnosi měření ϕ (přehled) měření proudu a napěí: ealony, referenční a kalibrační zdroje (včeně principu pulsně-šířkové modulace) měření sejnosměrného napěí: přehled možnosí s ohledem na velikos měřeného napěí, princip kompenzační meody (kde se využívá), měření velmi malých napěí, vliv vsupní napěťové nesymerie skuečného OZ, auomaicky nulovaný zesilovač, modulační zesilovač (principy) měření sejnosměrného proudu: přehled možnosí s ohledem na velikos měřeného proudu, meody pro měření velkých proudů měření sřídavého napěí a proudu: přehled použielných přísrojů a jakou hodnou měří, měření sřídavého proudu (přehled, širokopásmové bočníky), komparáory sejnosměrného a sřídavého proudu X38EMC P5
osciloskopem: a) v režimu X-Y Měření fázového rozdílu A B A ϕ = arcsin = arcsin B A B u () Y X u () A B b) dvoukanálovým osciloskopem v časové oblasi x () x () ϕ = ω 36 ϕ = = π f ( ) π = ( rad) X38EMC P5
Elekronické fázoměry Princip: u u u " u u u " O MKO u u u " u u O MKO u " BKO u ϕ u ϕ U p U,ϕ Vyhodnocení: a) analogové: měřením sřední hodnoy výsupního napěí u ϕ U, ϕ ϕ = uϕ d = U Pd = U P = U P = cϕ ( ) π b) číačem: nuno měři, + výpoče: π 36 ϕ = ( rad) ϕ = ( ) X38EMC P5 3
Číslicový fázoměr f f G x 36 k D H ČÍAČ u ϕ u O MKO BKO u ϕ u O MKO Další možnosi měření ϕ = fg = k f = 36kD = kdϕ - vekorvolmerem:. signál ref.,. signál - U x - při měření výkonů: cosϕ = P/S - z ovzorkovaného průběhu (např. čísl. osciloskop): k číslo vzorku po. průchodu signálu u nulou k číslo vzorku po. průchodu signálu u nulou (se sejnou derivací) k 3 číslo vzorku po. průchodu signálu u nulou (se sejnou derivací) = = ( k3 k) S ( k k ) S k ϕ = π = π k 3 k k u u,k u,k3 u,k Zpřesnění:,, 3 lze urči lin. Inerpolací: 3 ϕ = π 3 X38EMC P5 4
MĚŘEÍ PROUDU A APĚÍ Ealony, referenční a kalibrační zdroje Základní jednokou SI elekrický proud realizace: proudové váhy (primární ealonáž) Sekundární ealony ealony napěí (U=IR) Wesonův ealonový článek (známá eploní závislos napěí, velký R i, nesnáší ořesy) Josephsonův jev U e h = nf h e = 483,5979 Hz / V supravodivé pásky supravodivý drá s hroem I U U + R 3 eploně kompenzované Zenerovy diody (definovaný proud + ermosa) R U r Referenční zdroje inegrované obvody R U r = U ZD (R +R ) / R eploně kompenzovaná Zenerova dioda X38EMC P5 5
apěťové kalibráory (přesné D/A převodníky s šířkovou modulací) ZR KO U r f SO ŘO u DP A U O U O U r U A kde = U = r X f, A = U = r X f X X = číslo, keré převádíme na napěí = rozsah převodníku X38EMC P5 6
MĚŘEÍ SEJOSMĚRÉHO APĚÍ mv V magneoelekrické volmery, R i = 5 kω/v R i > MΩ/V měřicí sejnosměrně vázané zesilovače na výsupu mg.el. mv V měřicí sejnosměrně vázané zesilovače sysém, nebo A/Č, mv mv auomaicky nulované zesilovače převodník < mv modulační zesilovače (pro ČV yp. mv, > V děliče napěí MΩ/V). viz. přednáška č. 3 nuno uvažova i vliv vsupní napěťové nesymerie I IV IV Princip kompenzační meody U X U k U X = U k I IV = R vs = Použií - kompenzační AČ převodníky - kompenzační zapisovače X38EMC P5 7
Auomaicky nulovaný zesilovač _ + B A + + HZ PZ B C B B A HZ - hlavní zesilovač PZ - pomocný zesilovač Poloha A: PZ je nulován zpěnou vazbou, nulovací napěí je zapamaováno na C A Poloha B: PZ kompenzován napěím z C A, vsupní offse HZ je zesílen PZ a přiveden na kompenzační vsup HZ ím je kompenzován offse HZ. A C A X38EMC P5 8
Modulační zesilovač f R F u u 4 u u u 3 u x C u 4 F C C ~ u x u u u 3 X38EMC P5 9
MĚŘEÍ SEJOSMĚRÉHO PROUDU µa A magneoelekrické sysémy, magneoelekrické sysémy s bočníkem nebo bočník a A-Č převodník s předzesilovačem (úbyky ypicky 5 mv) < µa obvykle měření úbyku napěí na vysokoohmovém odporu mikrovolmerem s modulačním zesilovačem (úbyky) < ma bez úbyku napěí převodník proud - napěí s OZ (viz. přednáška 3, nuno uvažova i vsupní klidové proudy) > A neúměrné výkonové zráy na bočníku, používají se magneické senzory: I I x = I I + Hallovy sondy R U = ; = ; I X = I ; I = U /R U = R I x X38EMC P5
Měření sřídavého napěí. Měření sřední hodnoy, cejchováno v efekivní hodnoě pro sinusový průběh - číslicové mulimery nižší řídy (od cca mv, do cca khz) - magneoelekrický s usměrňovačem V (5 Hz 5 khz) VSUPÍ DĚLIČ! SŘÍDAVÝ ZESILOVAČ OPERAČÍ USMĚRŇOVAČ FILR+AČP < mv - lock-in zesilovač (viz. řízený usměrňovač přednáška 3) - selekivní mikrovolmer (je řeba měři jen požadovanou frekvenci). X38EMC P5
. Měření efekivní hodnoy - elekromagneický (feromagneický), V!!POZOR!! frekvenční omezení - magneoelekrický s ermočlánkem - číslicové mulimery sřídavé rozsahy označené RMS nebo rue RMS, nejpoužívanější impliciní převodník (např. IO AD 637) podrobněji přednáška č. 8 - vzorkovací meody číslicové zpracování signálu pro schodoviou aproximaci U kde = poče vzorků za periodu ef = u i i= X38EMC P5
3. Měření VF napěí VF sonda SEJOSMĚRÝ ZESILOVAČ AČP měří maximální hodnou, cejchováno v efekivní hodnoě pro sinusový průběh VF selekivní volmer - zpravidla využívají heerodynní princip. PŘEDZE- SILOVAČ SMĚ- ŠOVAČ MF ZESIL. OPERAČÍ USMĚRŇOVAČ FILR + AČP OSCI- LÁOR f mf X38EMC P5 3
Měření sřídavého proudu. Měření sřední hodnoy, cejchováno v efekivní hodnoě pro sinusový průběh číslicové mulimery nižší řídy jednoky ma jednoky A (5 Hz jednoky khz) magneoelekrický s usměrňovačem jednoky ma jednoky A (5 Hz jednoky khz). Měření efekivní hodnoy číslicové mulimery sřední/vyšší řídy s převodníky efekivní hodnoy viz 3. přednáška - (5 Hz jednoky/desíky khz) sř. rozsah označen RMS elekromagneický (feromagneický), V - frekvenční omezení sovky Hz Pro vyšší kmiočy (do sovek khz) se používá bezindukční (koaxiální) bočník: rubka a čela z vodivého maeriálu I x U B vrsva z odporového maeriálu keramická rubka Měření proudu s galvanickým oddělením Převodníky s Hallovou sondou (viz. sejnosměrná měření) Měřicí ransformáory proudu. X38EMC P5 4
Komparáory sejnosměrného a sřídavého proudu ~ I X R P IV ~ U X =U =I U U p. v poloze vykompenzujeme U pomocí U p (výchylka IV nulová). v poloze obnovíme vyvážení kompenzačního obvodu pomocí změny I X38EMC P5 5