Свежие обсуждения
Измерения

Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)

1 164 174

Михалыч А: Так у меня при открытой калибровке сигнал на уровне шумов измеряется со случайной амплитудой и фазой. Какой смысл подставлять в формулу результат измерения, если он всё время разный?

А какой разный, может там некое среднее есть? Смысл значения при разомкнутых щупах математически в том, что после коррекции замереная величина импеданса будет стремиться к бесконечности и нелинейность вызваная конечной емкостью/индуктивностью и сопротивлением открытых щупов будет убрана. Вероятно, чтобы так сделать величина импеданса при разомкнутых щупах должна уверенно замеряться, иначе конечно смысл пропадает тк одновременно нелинейность вызваная влиянием щупов окажется не поддающейся измерению.

 

Я это говорю пока о своём LC метре на звуковой карте (реалтек встроенный).
Там такая ситуация, если в звуковую карту ничего не подключено, амплитуда сигнала восемь нолей после запятой.
Если один звуковой кабель на вход подключен без никакой нагрузки - имеряется и показывается на встроенном в программу осциллографе частота системного блока питания компьютера (36-37 КГц).
Если на вход звуковой подключена моя активная буферная приставка через звуковой кабель и в приставке включено питание, без подачи измерительного сигнала - измеряется частота импульсного блока питания буферной приставки (44 КГц).
Каша там хорошая получается, хоть и с маленькими уровнями, но о результате оупен измерения/калибровки говорить не приходится, там всё время бред, включая отрицательные величины.
Я надеюсь на прибор с батареечным питанием, с линейными стабилизаторами по питанию, может там и оупен калибровка стабильно будет происходить.

 

Михалыч А: Каша там хорошая получается, хоть и с маленькими уровнями, но о результате оупен измерения/калибровки говорить не приходится, там всё время бред, включая отрицательные величины.

Я почему то думал , что на звуковой карте с внешними оу качество замеров должно быть значительно выше чем хаос на открытых щупах. По крайней мере 16бит с оверсемплингом просто обязаны давать стабильный десяток мегаом и доли пикофарада на щупах. Хотелось бы посмотреть на данные которые получаются на всех этапах и методику измерений, но это наверно лучше в личку.

 

Пикушки я могу измерять, только если нагружу щупы большим сопротивлением. Они потом в параллельном варианте появляются.
Результаты оупен калибровки у меня в лог не записываются. Руками пока нужно продукцию на продажу производить. Но логирование калибровки мысль хорошая.

 

Neekeetos: Эксперимент это любопытно. Взял зашумленный белым шумом синус (http://neekeetos.embedders.org/sine500pts.txt ). Один период, всего 500 точек.

брать 500 точек неправильно , нужно брать 512. Попробуйте взять 500 и 512 точек одного периода чистого синуса в Exel или Матлабе и от него FFT . 512 даст одну гармонику, 500 точек даст утечку в соседние гармоники , ближайшая - 30 дБ. Спектр размазывается. Вы, может, утечку спектра принимаете за повышеный уровень шумов. Может поэтому x2 точек даёт прирост больше теории.
Чтобы этого избежать , нужно брать несколько периодов и перемножать на какое нибудь окно , по ходу дела решить - какое.
спектры 988.988.975 и sin500 - в ближние гармоники одинаковая утечка.
http://pixs.ru/showimage/spectr988j_6019125_11480313.jpg
http://pixs.ru/showimage/spectrsin5_8150776_11480316.jpg

 

pixar: 500 точек даст утечку в соседние гармоники

Так и есть, я же прореживаю данные, причем степени прореживания это степени двойки, на которые 500 туго делится, в итоге утечки тк тестовая частота уже не является гармоникой фурье а находится между бинами. Графики без шума http://neekeetos.embedders.org/_500pt_HFT70_no_noise.png , http://neekeetos.embedders.org/_512pt_HFT70_no_noise.png , видно, что на 500 точках приличная утечка на соседние бины. Синий везде график это тоже самое но с наложеным окном HFT70( flattop так что амплитуду не искажает ). Соотв с шумом
http://neekeetos.embedders.org/500pt_HFT70.png , http://neekeetos.embedders.org/512pt_HFT70.png , видно что большая разница на данных без окна, с окном не влияет, как и должно. На всех графиках 5я гармоника вместо 1 так нагляднее, если взять 1ю то сольются графики с окном из за утечки на 0ю гармонику.

pixar: Может поэтому x2 точек даёт прирост больше теории

А я нашел в чем было дело. У меня же на питоне скрипт, ну и там расчетные точки фурье зачем то я умножал на два, отсюда и разница, сейчас насколько я могу судить все ок и согласуется с теорией . Примерно так получается для 512 точек и 8 периодов http://neekeetos.embedders.org/512x8pt_HFT70_1k.png , для 5 гармоники с аналогичным количеством точек http://neekeetos.embedders.org/512x8pt_HFT70_.png , http://neekeetos.embedders.org/512x8pt_HFT70_5k.png

 

непонятно чего добиваетесь....
зачем нужна звуковая карта если автономный дешовый проц её рвет

 

Можно идти как-бы аналоговым путём - набрать семплов и потом их фильтровать по-цифровому и получать амплитуду и фазу с какой - то достоверностью.
Можно перейти на абсолютно вычислительный метод, то есть - набрать семплов пару периодов, потом создать грубую модель сигнала - амплутуду и фазу, частоту мы знаем точно. И подгонять модель к реальным выборкам по минимуму среднеквадратичного отклонения на всём интервале измерения. Это будет метод фильтра Кальвина. По картинкам - кальвинские фильтры сходятся быстро. На выходе будем иметь амплитуду и фазу, как параметры модели, с какой - то достоверностью приближённые к реальным семплам.
Синхронность выборок и тестового сигнала не обязательна. Количество выборок на период не привязано к 2^x . Важна стабильность интервала выборок, особенно при работе в 3-5 зоне Найквиста, если тестить на 1 - 5 МГц. Систематическая погрешность интервала может быть учтена, возможно запустить два -три АЦП в интерливе.
Ещё два ограничения : тестовый сигнал должен быть синус ( для упрощения жизни ), измеряемый элемент должен быть линейным.

slav0n: непонятно чего добиваетесь....
зачем нужна звуковая карта если автономный дешовый проц её рвет

используя звуковую карту - не нужно ничего паять. гринпис.

 

pixar: Можно идти как-бы аналоговым путём - набрать семплов и потом их фильтровать по-цифровому и получать амплитуду и фазу с какой - то достоверностью.

По моему достоверность будет максимальной если использовать фурье, поскольку это преобразование эквивалентно мнк, вот например http://www.cdeep.iitb.ac.in/nptel/Electrical%20Engineering/Power%20System%20Prot... . Фильтр Калмана я бы не стал применять в данном случае по двум причинам - он трудоемкий по вычислениям, он рассчитан на динамику. У нас сигнал статичный, нету смысла оценивать еще и его временные изменения, они просто наложатся как шум на измерения. Я тут делал калибровку каналов для рлц своего, поначалу тоже рассматривал систему как динамическую, получалось так http://neekeetos.embedders.org/conv.png (это вектор ошибки), от быстрой сходимости до невозможности найти оптимум вообще в зависимости от частоты. Потом просто взял, рассчитал градиент и соотв решение, система то не меняется.

pixar: Синхронность выборок и тестового сигнала не обязательна. Количество выборок на период не привязано к 2^x . Важна стабильность интервала выборок, особенно при работе в 3-5 зоне Найквиста, если тестить на 1 - 5 МГц.

У сигмадельты в 32ф373 вторая зона найквиста по моему в районе 6 мегагерц находится на максимальной скорости. Если брать 12битные ацп, то тут возникает фиговина с которой я довольно долго бился - нелинейность ацп при измерении маленьких по амплитуде сигналов. Ее конечно побороть можно, но довольно трудоемко. Обычный уровень DNL для встроеного в 373 12битного ацп заявлен на уровне +-0,7lsb, что при оптимальной фильтрации даст нелинейность хуже 12бит, то есть без дополнительных мер никакой оверсемплинг не поможет получить лучшую чем ~12бит точность. Я поэтому рассматриваю вариант либо со встроеным 16битным ацп либо связка преобразователя в постоянное напряжение (СД ) и сигма-дельта ацп с большим разрешением.

 

А stm32F050(051) кто-нибудь "курил"? Быстрее и дешевле F100. Или принципиально для RLC-3 не подходит?
Спасибо за ответ.