MÉÉSI ELV MÉÉSEK ALAPJAI, MŰSZEEK AALÓG AALÓG MÉÉS AALÓG MÉÉS AALÓG MÉÉS MÉÉS Mérés elve: feloszjuk -re a aromány,megszámoljuk hányszor van meg a mérendő mennyiségben.( -kvanum) = jelek1 1
MÉÉS MÉÉS 5 * = 6 * < ISMEETLE < 6 * - MÉÉS < < MÉÉS = SZÁMLÁLÁS KVATM KÉPZÉS (kvanum=az a legkisebb egység, amely még önmagában hordozza az infomáció) SZÁMLÁLÁS = HÁYSZO VA MEG A KVATM A MÉT MEYISÉGBE (A mérési folyama a kvanálás) MÉÉS = X m = MÉEDŐ MEYISÉG DX X = KVATM m = X m / DX SZÁMLÁLÁS MÉÉS = SZÁMLÁLÁS u Diszkré időponokban mérek minavéeleze mérés u Kijelzés BCD binárisa kódol decimális - Folyadékkrisályos - Gázkisüléses cső - Led - IXI cső u Ponosság a kvanum szélességéől függ (1-2 nagyságrend) u Tárolhaó u incs leolvasási hiba u agy ávolságra viheő jelek1 2
Mérési módszerek összehasonlíása Mérési mód Ponosság Mérési sebesség Kijelzés Érzékenység Szemléleheősség Tárolás Auomaizálhaóság Ár ±,1% 1 s (beállási idő) Muaóleovasási hiba Sok méréshaár szemlélees - - AALÓG X olcsóbb α minavéeleze ±,1%(kvanum) Több ezer/s (kvanum) Számjegyes - egyérelmű agyobb-nagy inervallum áfogás Kevésbé áekinheő Tárolhaó,ovábbíhaó Mérésauomaizálás, öneszelés,hielesíés Bonyolulabbak, drágábbak MŰSZEEK JELLEMZŐI MEGJELEÍTHETŐ SZÁMJEGYEK SZÁMA 3 DIGITES 3 ÉS 1/2 DIGITES 4 DIGITES AZAZ: MŰSZEEK JELLEMZŐI MEGJELEÍTHETŐ SZÁMJEGYEK SZÁMA 1/2 DIGIT: AZ ELSŐ HELYÉTÉKE KIJELZETT ÉTÉK 1 VAGY (ÉTÉKTELE) 3/4 DIGIT: EM FÉL ÉS EM IS EGÉSZ DIGIT AZ ELSŐ HELYÉTÉKE KIJELZETT LEGAGYOBB SZÁM LEHET 2, 3, 4... MŰSZEEK JELLEMZŐI MÉÉSI TATOMÁYOK PL.: 3 ÉS 1/2 DIGITES FESZÜLTSÉGMÉŐÉL -199,9 mv +199,9 mv -1,999 V +1,999 V -19,99 V +19,99 V -199,9 V +199,9 V MŰSZEEK JELLEMZŐI FELBOTÁS (kvanum) - A LEGKISEBB MÉHETŐ JEL pl.: 3 DIGITES VEL KIJELEZHETŐ: -TÓL 1 ÁLLAPOT FELBOTÁS: 1/1 AZAZ Ha a mh =2V D=2/1=2 mv,1% AZAZ,1% -IG MŰSZEEK JELLEMZŐI IMPEDACIA A BEMEET SOOS HELYETTESÍTŐ IMPEDACIÁJA PÉLDÁL: 1 MW, M, párhuzamosan p C <1 pf jelek1 3
FÜGGHET: MŰSZEEK JELLEMZŐI POTOSSÁG POTOSSÁG MÉÉSI HIBA TÖBB TÉYEZŐBŐL ADÓDIK A MÉT ÉTÉKTŐL ( EAD DIGIT) JELÖLÉSE X % DG A MÉÉSHATÁTÓL ( FLL SCALE) JELÖLÉSE Y % FS TATALMAZ: SZÁMLÁLÁSI ÉS KIJELZÉSI HIBÁT JELÖLÉSE Z DIGIT (D) PÉLDÁL: X = 2 V MÉÉSÉEK HIBÁJA: ( EDM-88 4 digies ) A mérés 5 V-os V méréshaárban végezzük. Az 1% rdg-ből adódó hiba 2 mv a 4 digi-ből adódó hiba 4 mv ez összesen 24 mv X = (24mV/2V). 1% = 1,2 % h X 1. példa: Mekkora a feszülségmérés hibája ha 3 és fél digies műszerrel 2 V-os méréshaárban 4V-o mérünk, és a műszerkönyvben a kövekező adaoka aláluk: "egyenfeszülségmérés hibája ±(.1%FS+2digi )" Megoldás: A méréshaárra megado érékekből adódó abszolú hiba: HFS=2*.1*1-2 = 2mV, a kijelze szám: 4. 3.98 a kijelzésből adódó hiba : 4. H kij = ±2 mv 4.2 Mivel csak ez a ké ada ismer, ez kell figyelembe venni, így az összes abszolú hiba: H= H FS + H kij = 2 + 2 = 4 mv A feszülségmérés relaív hibája: H 4mV h = = = ±.1 4V m h = ± 1% 2. példa: Egy 2, V méréshaárú digiális feszülségmérő felbonóképességé minimálisan hány bies áalakíó bizosíja? Megoldás: A megado kijelzés szerin a eljes aromány 2 részre kell feloszani. Ha n jelöli az áalakíó biszámá, akkor 2 n 2 azaz n 11. MŰSZE IVEZÁLIS MŰSZE KÉSZÍTHETŐ, KÖYE KEZELHETŐ, BEMEETEI VÉDETTEK, MŰSZE ATOMATIKS MÉÉSHATÁVÁLTÁS, KEVÉS KEZELŐSZEV, SPECIÁLIS MÉÉSI FELADATOK ELVÉGEZE ALKALMAS, PL.: D MÉÉSEM jelek1 4
MŰSZE AGYMÉETŰ JÓL LELOVASHATÓ SZÁMJEGYES ÉS AALÓG SZÁMÍTÓGÉPE KAPCSOLAT A MÉÉSI ADATOK TOVÁBBI FELDOLGOZÁSÁA MŰSZE KEVÉS ELHASZÁLÓDÓ MECHAIKAI ALKATÉSZ, MEGBÍZHATÓ MŰKÖDÉS, KIS MÉETŰ A MŰSZE, ELÉHETŐ Á MŰSZE FEKVECIA ÉS IDŐMÉŐ EGYEFESZÜLTSÉG MÉŐ FEKVECIAMÉÉS Feladaa: A periódusok összeszámlálása FEKVECIAMÉÉS Alkalmazása: -frekvenciaarány mérés -idő,időaram mérés -számlálás -fázisszög mérés Mérés elve: Az ismerelen frekvenciá egy ismer frekvenciához hasonlíjuk, amelye egy nagyponosságú oszcilláor állí elő. (f =1 MHz órajel) jelek1 5
SZÁMOLJA A BEÉKEZŐ IMPLZSOKAT f JELKAP f JELKAP JELFOMÁL KAP VEZÉLŐ ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSOKAT,1s ;1s ; 1s JELFOMÁL KAP VEZÉLŐ ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSOKAT,1s ;1s ; 1s SZÁMOLJA A BEÉKEZŐ IMPLZSOKAT KIJELZI AZ EEDMÉYT IDŐDIAGAMMOK f f k JELKAP f J k KAP VEZÉLŐ f JELKAP f / f / JELFOMÁL KAP VEZÉLŐ ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSOKAT,1s ;1s ; 1s J k f k A kapu idő: f = f T k = = f f JELFOMÁL ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSAIT,1s ;1s ; 1s PEIÓDSIDŐ MÉÉS T JELKAP KAP Elve: Az ismerelen periódus idejű jelre eső órajele megszámolja. A MÉEDŐ JELBŐL VEZÉLŐJELET ÁLLÍT ELŐ jelek1 6
JELFOMÁL ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSAIT,1s ;1s ; 1s SZÁMOLJA A BEÉKEZŐ IMPLZSOKAT JELFOMÁL ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSAIT,1s ;1s ; 1s SZÁMOLJA A BEÉKEZŐ IMPLZSOKAT KIJELZI AZ EEDMÉYT JELKAP JELKAP f KAP f KAP A MÉEDŐ JELBŐLVEZÉLŐJELET A MÉEDŐ JELBŐLVEZÉLŐJELET PEIÓDSIDŐ MÉÉS f JELKAP f A kapu idő: T = k P f f P J k KAP Tk f = Tk = f = P T IDŐTATAM MÉÉS T = f P JELFOMÁL ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSAIT,1s ;1s ; 1s JELFOMÁL ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSAIT,1s ;1s ; 1s SZÁMOLJA A BEÉKEZŐ IMPLZSOKAT JELKAP JELKAP 1 2 KAP KAP 1 2 KAP KAP STAT STOP STAT STOP A BEJÖVŐ JELBŐL EGEDÉLYEZŐJELET A BEJÖVŐ JELBŐL TILTÓ JELET A BEJÖVŐ JELBŐL EGEDÉLYEZŐJELET A BEJÖVŐ JELBŐL TILTÓ JELET jelek1 7
JELFOMÁL ADOTT IDEIG ÁTEGEDI AZ IPLZSAIT,1s ;1s ; 1s SZÁMOLJA A BEÉKEZŐ IMPLZSOKAT KIJELZI AZ EEDMÉYT JELKAP JELKAP 1 2 KAP KAP 1 2 KAP KAP STAT STOP STAT STOP A BEJÖVŐ JELBŐL EGEDÉLYEZŐJELET A BEJÖVŐ JELBŐL TILTÓ JELET A BEJÖVŐJEL ( 1 ) FELFTÓ ÉLE LEFTÓ ÉLE A BEJÖVŐJEL ( 2 ) FELFTÓ ÉLE LEFTÓ ÉLE FESZÜLTSÉG MÉŐK Egyenfeszülségmérő LEÁLLÍTÁSI STOP LEVEL SZIT STAT IDÍTÁSI LEVEL SZIT befecskendezési (Árammérés feszülség mérésre vezejük Válakozófeszülség mérés -AC/DC-vel kiegészíés csúcs -közép -TE MS -maemeikai -fizikai -hőelem STAT STOP EGYEFESZÜLTSÉG MÉŐK Csoporosíásuk: EGYEFESZÜLTSÉG MÉŐK -pillanaérék mérők -kompenzáló rendszerű -feszülség-idő áalakiásos DC FOKOZAT A/D ÁTÓ -álagérék mérők -keős meredekségű -feszülség-frekvencia áalakíásos VEZÉLŐ jelek1 8
ADC D D = k 1 A Közvelen áalakíók kompenzáló rendszerű (pillanaérék mérő) Elve: A erencia feszülsége addig válozaja, amíg egyenlő nem lesz a mérendő feszülséggel. A KOMPAÁTO feloszása: AD VEZÉLŐ KÖZVETLE KÖZVETETT DIGITÁL-AALÓG ÁTÓ LÉPTETŐ ÁAMKÖ VISSZACSATOLT VISSZACSATOLÁST EMTATALMAZÓ EFEECIA FOÁS Közvelen áalakíók kompenzáló rendszerű a. Lépcsőgeneráoros (számláló ípusú): X KOMPAÁTO K Vezérlő = számláló = A VEZÉLŐ és KIMEETI EGISZTE A A DIGITÁL-AALÓG ÁTÓ EFEECIA FOÁS KIMEET a komparáor jelez, a számlás megáll, a kimenei regiszer aralma a számláló akuális éréke a regiszer nullázódik b. köveő ( előre hára számláló) ípusú: Vezérlő = előre hára számláló c. Sorozaros, előír sorrendű (fokozaos, sikeres) közelíés (successive approimaion): Vezérlő = bikijelölő logika K 1 = A 1 K 11 K A 1 K 11 K 11 K 111 K a regiszer nem nullázódik, válozáskor a számlálás az előző érékről indul 1 K 11 K 11 K 111 K 11 K 111 K 111 K 1111 K 1 1111 11111111111111111 111 111 1111 jelek1 9
Vezérlő = bikijelölő logika (SA) Közvelen áalakíók kompenzáló rendszerű (pillanaérék mérő) K 1 KOMPAÁTO FS VEZÉLŐ 1 K 11 11 K DIGITÁL-AALÓG ÁTÓ LÉPTETŐ ÁAMKÖ 1 K 11 K 11 11 K 111 K A EFEECIA FOÁS 111 1 K 11 K 11 K 111 K 11 K 111 K 111 K 1111 K ma 1 1 11 1 11 11 111 1 11 11 1111 111 111 1111 KIJELZÉS KIJELZÉS KIJELZÉS KIJELZÉS 2. yílhurkú ( villámgyors ) áalakíó (flash converer) : Komparáorsor figyeli,hogy a mérendő bemenei feszülség melyik ké komparálási feszülségszin közé esik. A komparáorok válaszjeléből egy kódoló állíja elő az n bies kimenei kódo. Közvee áalakíók 1. Feszülség-idő áalakíású pillanaérékmérő szakaszos időmérésre vezei vissza a feszülségmérés Sar X KOMPAÁTO Sop K KÓD ÁT- Ó KIMEET - C i GE. VEZÉLŐ/KAP ÁAMKÖ, TÁOLÓ FŰÉSZ i 1 i() = d C = i 1 = C = C Közvee áalakíók 2. Keős meredekségű (dual slope) időarány mérésre vezei vissza a feszülség mérés 1 ITEGÁTO C KOMPAÁTO K VEZÉLŐ IDŐMÉÉS = f = C f = k EFEECIA FOÁS (- EF ) i jelek1 1
1 - i i2 i1 indíás X1 X2 T i = állandó X2 < X1 - T 2 kapcsolás T 1 i = nullámene érzékelés Áalakíás lépései: - T i =áll inegrálása - deinegrálása nullámeneig 1 C Ti i Ti + T 1 d = C d = f T = f f Ti T = T i T = T T = Ti i = f T = azaz a mérés ponossága függelen az órajel ponosságáól 3. Példa: Haározza meg T i éréké és a mérési idő, ha =1V; T =15ms; =4,54V! Megoldás: Ti = T T mérés = 15 1 = T + T = 52ms i 3 1 = 37ms 4,54 4. Példa: Haározza meg a mérési idő, ha =1V; =4V; f =2 MHz és a T i =4T! 4 2 Megoldás: Ti = = 2 1 =,2s 2 4 T =,2 =,8s 1 Tmérés =,2 +,8 =,28s 3. Feszülség-frekvencia áalakíású frekvencia mérésre vezeem vissza a feszülség mérés digiálisan álagoló KOMPAÁTO YIT C ZÁ i K1 MLTIMÉTEEK K2 - FEKVECIA- MÉÉS K2 MLTIMÉTEEK MLTIMÉTEEK V DC AC EGYE- IÁYÍTÓ EGYEFESZÜLTSÉG MÉŐ V / ÁTÓ DC AC EGYE- IÁYÍTÓ EGYEFESZÜLTSÉG MÉŐ jelek1 11
MLTIMÉTEEK I/ ÁTÓ V W A I / ÁTÓ DC AC EGYE- v IÁYÍTÓ EGYEFESZÜLTSÉG MÉŐ FESZÜLTSÉGESÉST JELEZ KI VÁLTOZÁS MÉHETŐ (D) MAX, MI MÉÉS, APLÓZÁS jelek1 12
HŐMÉTSÉKLET MÉÉS VÁLTOZÓ HAGMAGASSÁG A MÉÉSHEZ SPECIÁLIS, PL.:ATÓS MÉÉSI FKCIÓK LAKATFOGÓS MŰSZEEK AC-DC PEAK jelek1 13