Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2019

Podobne dokumenty
Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2019

Základní elektrotechnická terminologie,

Jednoduchá zobrazení. Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Inverzní Z-transformace

Jednoduchá zobrazení. Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Rovnice proudění Slapový model

Vybrané kapitoly z matematiky

Funkce zadané implicitně. 4. března 2019

Matematika III Stechiometrie stručný

5. a 12. prosince 2018

kontaktní modely (Winklerův, Pasternakův)

Stavový popis Stabilita spojitých systémů (K611MSAP) Katedra aplikované matematiky Fakulta dopravní ČVUT. čtvrtek 20. dubna 2006

DFT. verze:

Teorie plasticity. Varianty teorie plasticity. Pružnoplastická matice tuhosti materiálu

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Úvodní informace. 18. února 2019

Necht je funkce f spojitá v intervalu a, b a má derivaci v (a, b). Pak existuje bod ξ (a, b) tak, že f(b) f(a) b a. Geometricky

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Kristýna Kuncová. Matematika B2

Komplexní analýza. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze Martin Bohata Komplexní analýza Mocninné řady 1 / 18

(1) Derivace. Kristýna Kuncová. Matematika B2 17/18. Kristýna Kuncová (1) Derivace 1 / 35

Určitý (Riemannův) integrál a aplikace. Nevlastní integrál. 19. prosince 2018

Matematika 2, vzorová písemka 1

Kristýna Kuncová. Matematika B2 18/19

Referenční plochy. Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2019

1 Soustava lineárních rovnic

(2) Funkce. Kristýna Kuncová. Matematika B2. Kristýna Kuncová (2) Funkce 1 / 25

Anna Kratochvílová Anna Kratochvílová (FJFI ČVUT) PDR ve zpracování obrazu / 17

Komplexní analýza. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze Martin Bohata Komplexní analýza Úvod 1 / 32

XXXIII Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Krosno 2010

Kapitola 4: Soustavy diferenciálních rovnic 1. řádu

Co nám prozradí derivace? 21. listopadu 2018

Edita Pelantová, katedra matematiky / 16

Numerické metody 8. května FJFI ČVUT v Praze

Logika V. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

MATEMATIKA 3. Katedra matematiky a didaktiky matematiky Technická univerzita v Liberci

Aproximace funkcí 1,00 0,841 1,10 0,864 1,20 0,885. Body proložíme lomenou čarou.

Plyny v dynamickém stavu. Jsou-li ve vakuovém systému různé teploty, nebo tlaky dochází k přenosu energie, nebo k proudění plynu.

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2019

Návod k obsluze 2 Ďäçăßĺň ńţóçň 10 Instrukcja obsugi 18 Kullanma Kýlavuzu 26

Katedra stavebních hmot a hornického stavitelství VŠB - Technická univerzita Ostrava Pavel Mec

NÁVOD K POUŽITÍ KEZELÉSI KÉZIKÖNYV INSTRUKCJA OBSŁUGI NÁVOD NA POUŽÍVANIE. Česky. Magyar. Polski. Slovensky

Induktor i kondensator. Warunki początkowe. oraz ciągłość warunków początkowych

Ústav anorganické technologie: Aplikovaná reakční kinetika - cvičení 6. Tok E do. + tupním proudem N N. i=1

GEM a soustavy lineárních rovnic, část 2

Geometrická nelinearita: úvod

Kinematyka: opis ruchu

Diferenciální rovnice základní pojmy. Rovnice se

Numerické metody minimalizace

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2018

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera.

Fakulta elektrotechnická

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ - PROCES ŁĄCZENIA BATERII KONDENSATORÓW

Światło widzialne a widmo elektromagnetyczne

Systemy liniowe i stacjonarne

Fizyka 2 Wróbel Wojciech

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Biosignál II. Lékařská fakulta Masarykovy univerzity Brno

OBWODY MAGNETYCZNE SPRZĘśONE

Design of Experiment (DOE) Petr Misák. Brno 2016

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

POLIURETANOWE SPRĘŻYNY NACISKOWE. POLYURETHANOVÉ TLAČNÉ PRUŽINY

Symulacja sygnału czujnika z wyjściem częstotliwościowym w stanach dynamicznych

Obsah. 1 Konstrukce (definice) Riemannova integrálu Výpočet Newtonova Leibnizova věta Aplikace výpočet objemů a obsahů 30

ke studiu struktury elektrické vodivosti

Fyzika laserů. Kvantová teorie laseru. 22. dubna Katedra fyzikální elektroniky.

Internet a zdroje. (Zdroje na Internetu) Mgr. Petr Jakubec. Katedra fyzikální chemie Univerzita Palackého v Olomouci Tř. 17.

Skale czasu. 1.1 Dokładność czasu T IE - Time Interval Error

Scheelova kometa. Dušan Merta. Colours of Sepsis 2019, OSTRAVA!!!

ver magnetyzm cd.

Montageanleitung. Instrukcja montażu Návod pro montáž Èíñòðóêöèÿ ïî ìîíòàæó. Duschtempel

ze Speciální teorie relativity

Úvod do laserové techniky

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

Zbiór wielkości fizycznych obejmujący wszystkie lub tylko niektóre dziedziny fizyki.

Obecná orientace (obvykle. Makroskopická anizotropie ( velmi mnoho kluzných rovin )

(1.1) gdzie: - f = f 2 f 1 - bezwzględna szerokość pasma, f śr = (f 2 + f 1 )/2 częstotliwość środkowa.

do magisterské etapy programu ELEKTRONIKA A KOMUNIKACE

Obwody prądu zmiennego

Płyty gipsowo-włóknowe FERMACELL Katalog akustyczny konstrukcji FERMACELL

Dielektryki i Magnetyki

Robotika. 18. února Ing. František Burian

f = 2 śr MODULACJE

Możliwości techniczne wojskowych ośrodków metrologii

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

Použití mikrovln v termojaderném

Obkládačky a dlaždičky Płytki ścienne i podłogowe: SIGHT šedá szary

Zakresy częstotliwości przydzielone dla operatorów sieci ruchomych.

Prąd d zmienny. prąd zmienny -(ang.:alternating current, AC) prąd elektryczny, którego natężenie zmienia się w czasie.

ROBUST January 19, Zdeněk Fabián Ústav informatiky AVČR Praha

Kinematyka: opis ruchu

Co to znamená pro vztah mezi simultánní a marginální hustotou pravděpodobnosti f (x) (pravděpodobnostní funkci p(x))?

v = v i e i v 1 ] T v = = v 1 v n v n ] a r +q = a a r 3q =

v = v i e i v 1 ] T v = = v 1 v n v n [ ] U [x y z] T (X,Y,Z)

Lana a šňůry pro elektrické ohradníky

Transkrypt:

Fakulta biomedicínského inženýrství Teoretická elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhlíř, CSc. Léto 2019

7 Elektromagnetické vlny 1

Dlouhé půlvlné vedení v harmonickém ustáleném stavu se sinusovým buzením a otevřeným koncem l = λ/2 Ẑ vst = Ẑ z, Ẑ z stojatá vlna napětí dipól λ/2. vedení s otevřeným koncem λ/4 stojatá vlna proudu 2

Rychlost šíření elektromagnetických vln v prostoru závisí na prostředí. Ve vakuu i ve vzduchu je rychlost v 3.10 8 m/s. Délka vlny λ souvisí s jejím kmitočtem f podle vztahu λ = v f [ m; m/s, Hz ] 3

λ E H 4

frekvence vlnová délka extrémně dlouhé vlny 0, 3 3 khz 1000-100 km velmi dlouhé vlny 3 30 khz 100-10 km dlouhé vlny (DV) 30 300 khz 10-1 km střední vlny (SV) 0, 3 3 MHz 1-0,1 km krátké vlny (KV) 3 30 MHz 100-10 m velmi krátké vlny (VKV) 30 300 MHz 10-1 m ultra krátké vlny (UKV) 0, 3 3 GHz 1-0,1 m mikrovlny 3 30 GHz 100-10 mm mikrovlny 30 300 GHz 10-1 mm infračervené záření 10 10-10 14 Hz 1 mm - 1 µm viditelné záření 10 14 Hz 400-700 nm ultrafialové záření 10 14-10 16 Hz 400-10 nm rentgenové záření 10 16-10 19 Hz 10-0,1 nm gama záření 10 19-10 24 Hz 0,1 nm - 10 fm 5

Spektrum elektromagnetického vlnění 6

Pozemní a kabelová televize 54 806 MHz Satelitní televize pásmo 12 GHz Bluetooth 2,4 2,48 GHz WI-FI pásma 2,4 a 5 GHz GPS satelitní navigace 1227,6 MHz GSM mobilní telefony 900 MHz a 1800 MHz (Systém NMT 450 MHz) rádiem řízené modely legální pásmo pro všechny modely je 40 MHz, jen pro letecké modely je 35 MHz. civilní pásmo 27 MHz ovládání zámků a pod. 434 MHz amatérská pásma (radioamatéři je rozlišují podle vlnových délek) 160 m 1,5 MHz, 80 m 3,5 MHz, 40 m 7 MHz, 20 m 14 MHz, 15 m 21 MHz, 10 m 28 MHz 2 m 144 MHz, 70 cm 433 MHz 7

Šíření elektromagnetických vln 8

Amplitudová modulace y(t) = A n [1 + m sin(ω m t)] sin(ω n t), y(t) je signál vedený do antény, m je hloubka modulace m = A m /A n, A m je amplituda modulačního signálu A n je amplituda nosného signálu, ω m je kmitočet modulačního signálu ω n je kmitočet nosné vlny. 9

Časový průběh modulovaného signálu po úpravě goniometrickými vzorci y(t) = A n (sin(ω n t) + m 2 cos [ (ω n ω m ) t ] m 2 cos [ (ω n + ω m ) t ] ) Amplitudy sinusových složek amplitudově modulovaného signálu A n A n m 2 ωn ω n ωn + ω 10

Kmitočtová modulace y y(t) = A n sin ( ω n t + m f sin ( ω m t)), t m f je index kmitočtové modulace 11

Amplitudy sinusových složek kmitočtově modulovaného signálu ω ωn ωn ωn ω n ωn + ωn + ωn + 12

Digitální modulace 13

Některé aplikace elektromagnetických vln RFID Radio Frekvenční Identifikace WiFi Wireless Fidelity Radar Radio Detection and Ranging Terapie Tepelné účinky 14

Uspořádání sběru informací z transpodérů tagů v systému RFID 15

Frekvence používané v systémech RFID 16

Typy transpodérů (tagů) Pasivní: Vysílač vysílá impulsy elektromagnetických vln. Transpodér zachytí energii impulsu a usměrňovačem si vytvoří napájecí napětí pro čip, který vyšle zakódovanou informaci směrem k přijímači RFID dat. Aktivní: Transpodér má svůj zdroj pro napájení obvodů vysílače dat. Vysílá po přijetí signálu z přijímače dat. 17

Pasivní RFID tagy 18

Radar aplikace Letecká, lodní a pozemní doprava Meteorologie Geodézie a kartografie Kosmický výzkum a astronomie Řízení letového provozu Vojenské aplikace Měření rychlosti 19

Radar obrázek Ilustrace a text k tématu radar převzaty z RNDr. Jaroslav Kusala, 2008 http://www.army.cz/images/id 8001 9000/8753/radar/radar.htm 20

Měření rychlosti radarem 21

Měření rychlosti radarem -- parametry 22

Mikrovlnná hypertermie 23

Magnetická indukce transformátor 24

Základní pojmy a veličiny Intenzita magnetického pole H [A/m] určuje magnetické účinky proudu. Intenzitu 1A/m má magnetické pole v ose kruhového závitu o poloměru 1 m, pokud jím protéká proud 1 A. Pro magnetickou indukci, kterou pole H vytvoří, platí B = µ H kde µ je permeabilita prostředí. B má jednotku tesla [T] (1T=1N/A.m) Ve vzduchu je magnetická indukce určena konstantou µ 0 = 1, 256 10 6 H/m Každý materiál v magnetickém poli vykazuje permeabilitu označovanou µ. Relativní permeabilita µ r = µ/µ 0, bezrozměrná veličina určující poměr mezi permeabilitou daného materiálu a permeabilitou vzduchu. 25

Materiály, s kterými se setkáváme v elektrotechnice, můžeme rozdělit takto: diamagnetické látky relativní permeabilita µ r < 1, např. měd, křemík, zlato, zinek, mosaz, grafit, paramagnetické látky relativní permeabilita µ r > 1, např. platina, alkalické kovy, feromagnetika nad Curieovým bodem feromagnetické látky relativní permeabilita µ r 1, např. železo, nikl, kobalt, ferimagnetické látky chovají se jako feromagnetika, jedná se o všechny druhy feritů. Feromagnetické látky vykazují pokles relativní permeability s teplotou a nad Curieovou teplotou T C přechází feromagnetikum do paramagnetického stavu. Pro železo je T C = 768 C, pro nikl je T C = 360 C. 26

Feromagnetické látky jsou charakterizovány magnetizační křivkou. B Nasycení +B r H c +H c H B r Nasycení. 27

Podle tvaru hysterezní křivky se rozdělují magnetické materiály na magneticky měkké a magneticky tvrdé. pravoúhlý B tvrdý H měkký 28

Magnetický indukční tok je skalární veličina Φ = BS kde S je plocha kolmá k siločarám a Φ indukční tok v jednotkách weber [Wb] (1Wb=T m 2 ) Vztah mezi magnetickým tokem a proudem popisuje pro induktor rovnice Φ = L.i, i = Φ L, L = Φ i, u = Φ/ t, nebo u(t) = dφ(t). dt Jestliže je magnetický tok určen procházejícím proudem, pak lze ze změn proudu určit napětí na svorkách induktoru u(t) = L di(t) dt. 29

Materiály magneticky měkké jsou nejčastěji používány v transformátorech a elektrických motorech. Napětí na svorkách induktoru (cívky) vznikne, pokud v něm budeme měnit magnetický tok pohybujícím se magnetem to je případ dynama a alternátoru. Napětí na svorkách induktoru (cívky) vznikne, pokud magnetický tok v cívce bude měnit magnetický tok jiné cívky, kterou prochází proměnlivý (střídavý) proud to je případ transformátoru, resp. vázaných induktorů. 30

Uspořádání transformátoru i 1 i 2 N 1 N 2 u 1 Φ r1 Φ r2 u 2 L 1 L 2 Φ 1,2. N 1, N 2 počet závitů primární a sekundární cívky L 1, L 2 indukčnost primární a sekundární cívky Φ r1 a Φ r2 jsou rozptylové magnetické toky, které jdou mimo vázanou cívku Φ 1,2 je magnetický tok procházející oběma cívkami, bez ohledu na to, která jej vytváří 31

Ideální transformátor (bez rozptylových toků a odporů vinutí) dφ 1,2 dφ 1,2 u 2 = N 2, u 1 = N 1 dt dt n = u 1 u 2 = N 1 N 2 Ideální transformátor nerozptyluje výkon, je bezeztrátovým elementem, takže u 1 i 1 = u 2 i 2 u 1 u 2 = i 2 i 1 = N 1 N 2 = L1 L 2 = n Transformace odporu ze sekundárního vinutí na primár R z = u 2 /i 2 R z = u 1 i 1 = nu 2 i 2 /n = n2u 2 i 2 = n 2 R z 32

Bezeztrátový transformátor s rozptylovými toky Indukčnost primární, resp. sekundární cívky má dvě složky: hlavní indukčnost L h1, resp. L h2, vytvořenou magnetickým tokem procházejícím oběma cívkami a rozptylovou indukčnost L r1, resp. L r2 s tokem, který jde mimo protější cívku. Rozptylová a hlavní indukčnost tvoří vázané induktory. Činitel vazby k 1, resp. k 2 udává poměr napětí na hlavní a rozptylové indukčnosti (převod autotransformátoru). L r1 + L h1 = L 1 k 1 = Lh1 L 1 L h1 = k 2 1 L 1 L r1 = (1 k 2 1 ) L 1 Převod reálného transformátoru potom je n = k 1 L1 L 2 k 1 N 1 N 2 33

Pro dvoubránový popis je definována vzájemná indukčnost M M = k 1 k 2 L 1 L 2 a kdy k 1 k 2 = k, pak M = k L 1 L 2 M L r1 L r2 u 1 L 1 L 2 u 2 u 1 k1 2L 1 k2 2L u 2 2 34

Základní dvoubránové vztahy pro vázané induktory V časové oblasti di u 1 (t) = L 1 1 dt ± M di 2 dt u 2 (t) = ±M di 1 dt + L di 2 2 dt Ve frekvenční oblasti Û 1 = jωl 1 Î 1 ± jωmî 2 Û 2 = ±jωmî 1 + jωl 2 Î 2 35

Úplný fyzikální model transformátoru r L1 L r1 n 2 L r2 n 2 r L2 n : 1 L u h1 R h n 2 R z u 1 2 R h1 je odpor, který reprezentuje ztráty v jádře transformátoru, r L1 a n 2 r L2 jsou odpory vinutí primáru a sekundáru 36