Bevezets a mrstechnikba s jelfeldolgozsba Feszltsg s ram
Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba Feszültség és áram mérése Takács György 2. előadás 2007. 02. 20. T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 1
Tartalom • • • Ismétlés Deprez rendszerű műszer, kéziműszerek Váltakozó feszültség és áram mérése Effektív érték Mérési hibák Igen kicsi és igen nagy feszültségek mérése Digitális voltmérők Jelszint mérés Jelalak mérés T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 2
A méréstechnika alapelvei, alapfogalmai • Mérés = összehasonlítás • Minden mérésnek hibája van! • A mérés megzavarja a vizsgált jelenséget! A mérendő és mérő illesztése. • Hitelesítés T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 3
Áram és feszültség mérés nehézségei: Hihetetlenül széles mérési tartomány 1 p. A-1 MA (10 -12 …. . 106 A), 1 n. V-1 MV (10 -9 …. . 106 V) Nagy pontossági követelmények, nagyon bonyolult mérési elvek Hagyományos és érthető a Deprez rendszerű műszer. A működés alapelve, hogy mágneses térben árammal átjárt vezetőre erő hat. Ez az erő rugó ellenében a mutatót az árammal arányosan kitéríti. A műszerek jellemző pontossága 1%. T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 4
ve ze tő Deprez rendszerű műszer B i F Mérés = összehasonlítás? ? ? T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 5
T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 6
A hiba megadási módjai, értékfüggése I. • Abszolút hiba (H): pl. egy mérési célú feszültségforrás 10 V± 0, 1 V feszültséget szolgáltat (H 0, 1 V) • Relatív hiba (h): pl. egy mérési célú feszültségforrás 10 V± 1% feszültséget szolgáltat (h=1%) h=H/a, ahol a a mutatott érték (kitérés) T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 7
A hiba megadási módjai, értékfüggése II. • Állandó abszolút hiba: pl. egy voltmérőnél ± 0, 1 V 1 a h % T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. Oszcilloszkóp!!! H (V) 8
A hiba megadási módjai, értékfüggése III. • Állandó relatív hiba: pl. egy voltmérőnél ± 5% h % 1 a H (V) T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 9
A hiba megadási módjai, értékfüggése IV. • Vegyes megadású hiba: pl. egy 10 V méréshatárú voltmérőnél h=± 1% illetve H ± 0, 03 V h % 1 0, 3 T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 1 a 10
Deprez rendszerű műszer hibái Csúcshiba: Az abszolút hiba nagysága állandó Csak a terhelési hiba árán csökkenthető Leolvasási hiba: Az abszolút hiba nagysága állandó Skálatükörrel csökkenthető skála mutató T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 11
Kéziműszerek T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 12
Váltakozó feszültség mérése u 1 R D u 1 uc t uc T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. t 13
Effektív érték számolása Alapelv: Váltakozó feszültségű áramkörben a teljesítmény pillanatértéke változik i. I = Î sin (2 f t) I U u = Û sin (2 f t) R P=UI R p = ui = Û Î sin² (2 f t) T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 14
u, i Û Î u i T t p = ui = Û Î sin² (2 f t) = ½[1 - cos (4 f t) ] p = Û Î sin² (2 f t) = ½ ÛÎ - ½ÛÎ cos (4 f t) T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 15
u, i Û Î T t p ÛÎ P=UI T T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. t 16
A pillanatnyi teljesítmény hosszabb időre vett középértéke T T P = 1/T p dt = 1 ÛÎ [1 - cos (4 f t) ] dt 2 T 0 0 Mivel a második tag integrálja a teljes periódusra nulla, így P= 1 2 U = eff 1 2 ÛÎ = Û 1 ( 2 1 Û ) ( 2 I = eff 1 2 T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. Î ) Î 17
Tényleges effektív érték mérése Effektív érték konverter Ube(t) szorzó integrátor T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. gyökvonó Ueff 18
Terhelési hiba R 1 Ug R 2 U=Ug R 1+R 2 U Ug R 2 U’ Rm R 2 U’= Ug R 1+ R 2+ R 1 T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. R 2 Rm 19
Terhelési hiba árammérésnél I 2 R 1 Ig I 2=Ig R 1+R 2 R 1 Ig R 2 R 1 I 2’= Ig R 1+ R 2+ Rm T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 20
Földelési kérdések R 1 Ug R 2 Rf 1 U’ Rm Rs Uzavar T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 21
Földelési kérdések -- GUARD R 1 Ug R 2 Rf 1 U’ Rm Rs Zb Uzavar T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 22
Igen nagy egyenfeszültségek mérése M V~ T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 23
Igen kis egyenfeszültségek mérése Chopper ~ Erősítő T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. V~ 24
Párhuzamos AD átalakítós digitális voltmérő Uref Ube R/2 R R + + R R/2 átkódoló + komparátorok T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 25
Szucesszív approximációs digitális voltmérő vezérlő Ube komparátor regiszter Uda D/A átalakító Digitális kimenet Uda Ube MSB t T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 26
Dual-slope AD átalakítós digitális voltmérő Ube integrátor Ui komparátor Uki órajel vezérlő számláló Digitális kimenet Uref Ui Ube t Uref Uki T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. T Tref t 27
Digitális multiméterek Szokásos üzemmódok: egyenfeszültség (DC) Váltakozó feszültség (AC) Egyenáram (DC) Váltakozó áram (AC) ellenállás (R) Be Osztók és átalakítók =V ~V =C/V DSADVM ~C/V R/V T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 28
Jelszint mérés • Feszültség, teljesítmény, hangnyomás értékek egy referencia szinthez viszonyítva adhatók meg kifejezően decibelben. • A(d. B)= 20 lg(U 2/U 1) • A(d. B= 20 lg(U 2/Uref • A(d. B)= 10 lg(P 2/Pref) • Számos műszer eleve d. B értékben mutatja a mért értéket T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 29
Néhány megjegyzendő szintérték: • U 2/U 1 1 • A (d. B) 0 1, 4 2 3 6 10 20 T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 30
Jelalak megjelenítése • Az oszcilloszkópok -- jelalak időfüggvényének megjelenítésére szolgáló műszer. • Legfőbb jellemzői: csatornaszám, érzékenység, határfrekvencia • Megjelenítő eszköz: katódsugárcső (CRT) vagy folyadékkristályos kijelző (LCD) • A CRT elektronsugarat tesz láthatóvá. Vízszintes eltérítését időben állandó sebességgel kell mozgatni (TB - időalap) • A függőleges eltérítést a mérendő jel vezérli T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 31
T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 32
Függőleges eltérítő rendszer Osztó Függőleges erősítő Mérőfej Vízszintes eltérítő rendszer Trigger áramkör T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. Fűrészgenerátor Vízszintes erősítő 33
Y(t) CRT T T t x(t) Szinkronizálás!! T t T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 34
T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 35
Az oszcilloszkóp tulajdonságai: • A vízszintes és függőleges eltérítés hitelesíthető, értékek a skálázott képernyőn leolvashatók. • A tényleges jelalak az idő függvényében megfigyelhető. • Egyidejűleg több jel megfigyelhető • Markerekkel a jelalak bármely pontja megjelölhető, a jelet jellemző értékek leolvashatók. T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 36
x(t) Fázismérés oszcilloszkóppal x 2(t) x 1(t) t T T x 1(t)=A 1 sin (2 t/T) x 2(t)=A 2 sin ((2 t/T)+ ) T. Gy. Bev Merestechn. 2007. 02. 20. 37
- Slides: 37