Elementi merilnega sistema in merilni signali Flashcards
Kako shematsko ponazorimo zgradbo merilnega sistema? Prikaz merilne verige za poljubno izbrani primer.
Merilni sistem: sklop medsebojno povezanih merilnih instrumentov (eden ali več) in drugih pomožnih naprav (npr. el. napajalnik), katerega namen je določitev vrednosti merjene veličine.
Merilna veriga: niz sestavljenih elementov merilnega sistema (blokovna shema), ki popisuje pot merilnega signala od vhoda (merjena veličina) do izhoda (vrednost merjene veličine)
Kaj je merilni signal? Slikovno in opisno predstavite glavne razlike med analognimi in digitalnimi merilnimi signali.
Merilni signal je nosilec kvantitativne (količinske) informacije omerjeni veličini.
Analogni merilni signal: po času in vrednosti zvezen signal.
za informacijo o merjeni veličini uporabi določeno lastnost prenosnega medija: 1. Električni (napetost, tok, naboj)
2. Neelektrični (mehanski, hidravlični)
Za daljše razdalje se pri prenosu informacije v analogni obliki uporablja AM/FM modulirane signale
Digitalni merilni signal: po času in vrednosti diskreten signal (časovna in amplitudna ločljivost), rezultat analogno-digitalne pretvorbe (A/D pretvornik), vzorec-številčna vrednost: 1. Binarni oz. dvojiški zapis
2. Decimalni oz. desetiški zapis
Slikovno in opisno predstavite periodični merilni signal in parametre, ki ga določajo.
Periodični merilni signal je ponavljajoč, z enako amplitudo na enako časovno periodo. Parametri so časovna perioda, amplituda in frekvenca. Ti parametri so medsebojno odvisni.
Skice na listu!
Slikovno in opisno pojasnite, kaj je šum oz. motnja v merilnem signalu. Kaj ponazarja SNR razmerje?
Šum je nekoristni del merilnega signala, ki se mu priključi pri izvoru, prenosu ali pretvorbi. Po naravi je lahko termični, termoelektrični, elektrostatični, kvantizacijski, …
SNR oz. signal noise ratio je razmerje med močjo koristnega in nekoristnega dela merilnega signala.
Enačbe in grafi na listu!
Kaj je merilno zaznavalo? Razlikovanje aktivnih in pasivnih zaznaval z električnim merilnim učinkom (primer).
Merilno zaznavalo je primarni zaznavalni element merilnega sistema, na katerega neposredno deluje merjena veličina.
Aktivna zaznavala: ne potrebuje napajanja za delovanje (npr. termoelektrični, piezoelektrični, induktivni, …) primer: termopar
Pasivna zaznavala: brez napajanja ne more generirati merilnega signala (npr. uporovni, piezouporovni, kapacitivni) primer: merilni listič
Skice na listu!
Kakšen je namen uporabe filtra (frekvenčnega sita) v merilnem sistemu? Predstavite razliko med analognim in digitalnim filtrom, podajte primer.
Namen uporabe filtra je v tem, da iz merilnega signala odstranjujejo nezaželene (motilne) frekvenčne komponente. Ob enem pa je njihov namen, da s čim manjšimi spremembami prepuščajo koristni del merilnega signala.
Poglavitna razlika med analognimi in digitalnimi filtri je v tem, da digitalni filtri šume odpravljajo s programi (pride do digitalno obdelanega signala).
Analogne filtre delimo na dve skupini: 1. neelektrični (manometer z oljem- preprečuje tresljaje kazalca)
2. elektronski (RC elektronsko vezje-kondenzator filtra).
Digitalni filtri: računalniški filter- digitalna obdelava signala (rač. program z matematičnim algoritmom).
Slikovno in opisno pojasnite razlike med idealnim in realnim filtrom, definirajte lomno frekvenco (nizkoprepustni, visokoprepustni).
Mejna frekvenca (lomna frekvenca)je tista frekvenca signala, pri kateri je razmerje izstopne in vstopne frekvence približno 70%, nastopi pri -3dB glede na vrednost odziva v ravnem delu frekvenčne karakteristike.
Idealni filter ne obstaja, ta pa bi brez sprememb prepuščal koristni del signala, medtem ko realni filtri na signalu pustijo spremembe. Lomna frekvenca označuje konec prepustnega območja.
Grafi in slike na listu!
Kakšen je namen uporabe A/D pretvornika v merilnem sistemu? Slikovno in opisno predstavite proces A/D pretvorbe (vzorčenje, kvantizacija).
A/D pretvornik je namenjen avtomatizaciji merjenja in analogni signal (običajno napetostni) pretvori v digitalni signal, torej v številčne vrednosti oz. vzorce.
Vzorčenje pomeni zajem signala v danem čas. trenutku, kvantizacija pa določitev vrednosti zajetega signala.
Slike na listu in netu!
Razumevanje podatka o frekvenci vzorčenja in številu bitov (računski primeri). Kaj je podvzorčenje, kako izbiramo frekvenco vzorčenja?
Podvzorčenje je vzorčenje s premajhno frekvenco. Nyaquist-Shannonov kriterij vzorčenja prepreči podvzorčenje. Frekvenca vzorčenja mora biti večja od dvakratnika frekvence signala. V praksi običajno izberemo višje frekvence vzorčenja, 5-10 kratnik frekvence signala.
Merilni razpon A/D pretvornika je razdeljen na končno število razdelkov (N)–> ločljivost (diskretne kvantne ravni).
Skice in grafi na listu!
Kvantizacija: zaokrožitev vrednosti vzorcev, amplitudne ločljivosti signala.
