KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Podobne dokumenty
KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

METROLOGIA. Dr inż. Eligiusz PAWŁOWSKI Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

ĆWICZENIE 5 EMC FILTRY AKTYWNE RC. 1. Wprowadzenie. f bez zakłóceń. Zasilanie FILTR Odbiornik. f zakłóceń

b n y k n T s Filtr cyfrowy opisuje się również za pomocą splotu dyskretnego przedstawionego poniżej:

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

1. Modulacja analogowa, 2. Modulacja cyfrowa

Liniowe układy scalone. Filtry aktywne w oparciu o wzmacniacze operacyjne

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Przykładowe pytania 1/11

Laboratorium nr 4: Porównanie filtrów FIR i IIR. skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR) zawsze stabilne, mogą mieć liniową charakterystykę fazową

METROLOGIA. Dr inż. Eligiusz PAWŁOWSKI Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Wprowadzenie. Spis treści. Analiza_sygnałów_-_ćwiczenia/Filtry

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

Przetwarzanie sygnałów

8. Realizacja projektowanie i pomiary filtrów IIR

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

BADANIE FILTRÓW. Instytut Fizyki Akademia Pomorska w Słupsku

Symulacja sygnału czujnika z wyjściem częstotliwościowym w stanach dynamicznych

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Przetwarzanie sygnałów z czasem ciągłym

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 4. Czwórniki bierne - charakterystyki częstotliwościowe

Filtry elektroniczne sygnałów ciągłych - cz.1

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Jacek Rezmer -1-

f = 2 śr MODULACJE

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Laboratorium: Projektowanie pasywnych i aktywnych filtrów analogowych

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

Imię.. Nazwisko Nr Indeksu...

EiT_S_I_TF_AEwT Teoria filtrów Theory of Filters

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Wykład 2 Projektowanie cyfrowych układów elektronicznych

A-2. Filtry bierne. wersja

FILTR RC SYGNAŁÓW PRĄDOWYCH W UKŁADACH KONDYCJONOWANIA SYSTEMÓW POMIAROWYCH

AiR_CPS_1/3 Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Digital Signal Processing

CZWÓRNIKI KLASYFIKACJA CZWÓRNIKÓW.

FILTRY AKTYWNE. Politechnika Wrocławska. Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Podstawy Przetwarzania Sygnałów

Analiza właściwości filtra selektywnego

H f = U WY f U WE f =A f e j f. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie. H f

5 Filtry drugiego rzędu

Zjawisko aliasingu. Filtr antyaliasingowy. Przecieki widma - okna czasowe.

Imię.. Nazwisko Nr Indeksu...

Ćwiczenie F3. Filtry aktywne

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

Filtracja. Krzysztof Patan

Szybkie metody projektowania filtrów aktywnych

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

BADANIE DOLNOPRZEPUSTOWEGO FILTRU RC

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

3. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe... 43

x(n) x(n-1) x(n-2) D x(n-n+1) h N-1

6. Transmisja i generacja sygnałów okresowych

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

PORÓWNANIE METOD PROJEKTOWANIA FILTRÓW CYFROWYCH

Badanie filtrów antyaliasingowych

EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Przetwarzanie sygnałów laboratorium ETD5067L

SYNTEZA obwodów. Zbigniew Leonowicz

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Ćwiczenie F1. Filtry Pasywne

Filtry Elektryczne. opracował: Marcin Bieda

A-4. Filtry aktywne RC

Ćwiczenie - 7. Filtry

Rys. 1. Wzmacniacz odwracający

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe sygnałów

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

Wykonawcy: Data Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:

Pomiary i przyrządy cyfrowe

AiR_TSiS_1/2 Teoria sygnałów i systemów Signals and systems theory. Automatyka i Robotyka I stopień ogólnoakademicki

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

METROLOGIA. Dr inż. Eligiusz PAWŁOWSKI Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki

przedmiot kierunkowy przedmiot obowiązkowy polski piąty semestr zimowy Metrologia, podstawy elektroniki tak

Temat: Wzmacniacze selektywne

Kanał telekomunikacyjny

Sieci komputerowe II. Uniwersytet Warszawski Podanie notatek

Pomiary zniekształceń harmonicznych

Instrukcja do laboratorium z Fizyki Budowli. Temat laboratorium: CZĘSTOTLIWOŚĆ

Układy transmisji bezprzewodowej w technice scalonej, wybrane zagadnienia

A4: Filtry aktywne rzędu II i IV

Ćwiczenie F1 ( 90 minut ) Filtry pasywne

Autorzy: Jan Szajdziński Michał Bujacz Karol Kropidłowski. Laboratorium: Projektowanie pasywnych i aktywnych filtrów analogowych

Wydział Elektryczny. Temat i plan wykładu. Politechnika Białostocka. Wzmacniacze

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Transkrypt:

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE Dr inż. Eligiusz PAWŁOWSKI Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Prezentacja do wykładu dla EMST - ITwE Semestr zimowy Wykład nr 12

Prawo autorskie Niniejsze materiały podlegają ochronie zgodnie z Ustawą o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz.U. 1994 nr 24 poz. 83 z późniejszymi zmianami). Materiał te udostępniam do celów dydaktycznych jako materiały pomocnicze do wykładu z przedmiotu Komputerowe Systemy Pomiarowe prowadzonego dla studentów Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Lubelskiej. Mogą z nich również korzystać inne osoby zainteresowane tą tematyką. Do tego celu materiały te można bez ograniczeń przeglądać, drukować i kopiować wyłącznie w całości. Wykorzystywanie tych materiałów bez zgody autora w inny sposób i do innych celów niż te, do których zostały udostępnione, jest zabronione. W szczególności niedopuszczalne jest: usuwanie nazwiska autora, edytowanie treści, kopiowanie fragmentów i wykorzystywanie w całości lub w części do własnych publikacji. Eligiusz Pawłowski KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 2

Uwagi dydaktyczne Niniejsza prezentacja stanowi tylko i wyłącznie materiały pomocnicze do wykładu z przedmiotu Komputerowe Systemy Pomiarowe prowadzonego dla studentów Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Lubelskiej. Udostępnienie studentom tej prezentacji nie zwalnia ich z konieczności sporządzania własnych notatek z wykładów ani też nie zastępuje samodzielnego studiowania obowiązujących podręczników. Tym samym zawartość niniejszej prezentacji w szczególności nie może być traktowana jako zakres materiału obowiązujący na egzaminie. Na egzaminie obowiązujący jest zakres materiału faktycznie wyłożony podczas wykładu oraz zawarty w odpowiadających mu fragmentach podręczników podanych w wykazie literatury do wykładu. Eligiusz Pawłowski KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 3

Filtry w Komputerowych Systemach Pomiarowych Filtr jest to fragment obwodu elektrycznego lub obwodu elektronicznego odpowiedzialny za przepuszczanie lub blokowanie sygnałów o określonym zakresie częstotliwości lub zawierającego określone harmoniczne. Podstawowym zadaniem filtru jest stłumienie zakłóceń i przepuszczenie bez zniekształceń sygnału mierzonego, czyli polepszenie stosunku sygnału do szumu (SNR, Signal to Noise Ratio) KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 4

Stosunek sygnału do szumu SNR Stosunek sygnału do szumu (SNR, Signal to Noise Ratio) jest to stosunek wartości skutecznej sygnału do wartości skutecznej szumu (zakłóceń). Uwaga! Zastosowanie wzmacniacza nie polepsza stosunku sygnału do szumu ponieważ zakłócenia są wzmacniane w takim samym stopniu jak sygnał. SNR = 20log 10 U U Sygn Szum Polepszenie stosunku sygnału do szumu zapewnia tylko filtr o odpowiednio dobranej charakterystyce. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 5

Rodzaje filtrów możliwe podziały 1.Ze względu na technologię realizacji filtry analogowe i cyfrowe. 2.Ze względu na stosowane elementy analogowe filtr pasywne i aktywne. 3.Ze względu na stosowane algorytmy DSP filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej. 2.Ze względu na charakterystykę filtry dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, środkowoprzepustowe, pasmowozaporowe. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 6

Charakterystyka amplitudowa filtru Charakterystyka filtru w paśmie przepustowym, przejściowym i zaporowym KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 7

Podstawowe charakterystyki amplitudowe filtrów Eliminacja zakłóceń szybkozmiennych (sieć 50Hz) w pomiarach sygnałów wolnozmiennych (np. temperatura), filtry antyaliasingowe. Eliminacja zakłóceń wolnozmiennych, np. dryfty temperaturowe. Do systemów z falą nośną modulowaną amplitudowo (AM). Eliminacja zakłóceń wąskopasmowych, np. zakłócenia sieciowe 50Hz KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 8

Filtr dolnoprzepustowy najczęściej stosowany Zasada działania filtru dolnoprzepustowego obcinanie wysokich częstotliwości. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 9

Przykładowe schematy filtrów pasywnych Filtr RC dolnoprzepustowy typu Γ, stromość opadania charakterystyki -20dB/dekadę Filtr LC górnoprzepustowy typu T Filtr LC dolnoprzepustowy typu Π, KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 10

Podstawowe rodzaje filtrów - charakterystyki 1. Filtr Butterwortha filtr charakteryzujący się maksymalnie płaską charakterystyką amplitudową w paśmie przenoszenia. 2. Filtr Czebyszewa filtr o maksymalnej stromości charakterystyki w paśmie przejściowym. 2. Filtr Bessela filtr, w którym opóźnienie nie zależy od częstotliwości, tzn. w którym przesunięcie fazowe jest proporcjonalne do częstotliwości (maksymalnie płaska charakterystyka fazowa). Są to idealne właściwości do przenoszenia impulsów prostokątnych. 2. Filtr Cauera (epliptyczne) filtr o wąskim paśmie przejściowym i dużym tłumieniu w paśmie zaporowym, duże zniekształcenia fazowe. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 11

Przykładowe charakterystyki filtrów filtr Butterwortha Filtr Butterwortha maksymalnie płaska charakterystyka w paśmie przenoszenia, stromość n. 20dB/dekadę dla filtru rzędu n. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 12

Przykładowe charakterystyki filtrów filtr Czebyszewa Filtr Czebyszewa maksymalnie stroma charakterystyka w paśmie zaporowym (przykład 4-rzędu). KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 13

Najczęstsze zastosowania filtrów w systemach pomiarowych 1.Filtry dolnoprzepustowe - przy pomiarach wielkości wolnozmiennych np. przy pomiarach temperatury do eliminacji zakłóceń sieciowych 50Hz z harmonicznymi i zakłóceń wysokoczęstotliwościowych (np. radiowych). 2.Filtry pasmowozaporowe przy pomiarach sygnału zajmującego szerokie pasmo (np. dźwięk, wibracje) przy występowaniu zakłócenia wąskopasmowego (np. zakłócenia sieciowe 50Hz). 3.Filtry pasmowoprzepustowe przy występowaniu zakłóceń szerokopasmowych (np. wibracje) przy pomiarach sygnałów wolnozmiennych z wykorzystaniem modulacji amplitudy AM sygnału nośnego. 4. Filtry dolnoprzepustowe antyaliasingowe do eliminacji zjawiska aliasingu, zachodzenia pasma sygnału mierzonego na pasmo sygnału spróbkowanego. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 14

Zastosowanie filtrów dolnoprzepustowych Filtry dolnoprzepustowe - przy pomiarach wielkości wolnozmiennych np. przy pomiarach temperatury do eliminacji zakłóceń sieciowych 50Hz z harmonicznymi i zakłóceń wysokoczęstotliwościowych (np. radiowych). Typowe pasmo przenoszenia do 4Hz lub 10Hz. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 15

Zastosowanie filtrów pasmowozaporowych Filtry pasmowozaporowe przy pomiarach sygnału zajmującego szerokie pasmo (np. dźwięk, wibracje) przy występowaniu zakłócenia wąskopasmowego (np. zakłócenia sieciowe 50Hz). KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 16

Zastosowanie filtrów pasmowozaporowych Filtr pasywny RC, tzw. podwójne T Filtr pasywny RLC Charakterystyka typu NOTCH KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 17

Systemy pomiarowe z modulacją AM 1 sinα sin β = + 2 [ cos( α β ) cos( α β )] A = noś 1 2 sin 2πf A noś A noś syg t A syg sin 2πf t [ cos 2π ( f f ) t cos 2π ( f + f ) t] noś syg syg = noś syg KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 18

Zastosowanie filtrów pasmowoprzepustowych Filtry pasmowoprzepustowe przy występowaniu zakłóceń szerokopasmowych (np. wibracje) przy pomiarach sygnałów wolnozmiennych z wykorzystaniem modulacji amplitudy AM sygnału nośnego. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 19

Zastosowanie filtrów dolnoprzepustowych antyaliasingowych Częstotliwości próbkowania sygnału f samp. powinna być co najmniej dwa razy większa od maksymalnej częstotliwość f maks występującej w próbkowanym sygnale. f 2 samp. f maks Maksymalna częstotliwość sygnału f maks powinna być ograniczona do połowy częstotliwości próbkowania f samp. sygnału, aby wyeliminować zjawisko zachodzenia pasma sygnału na pasmo sygnału spróbkowanego (aliasing). KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 20

Zastosowanie filtrów dolnoprzepustowych antyaliasingowych Filtry dolnoprzepustowe antyaliasingowe do eliminacji zjawiska aliasingu, zachodzenia pasma sygnału mierzonego na pasmo sygnału spróbkowanego. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 21

Zastosowanie filtrów dolnoprzepustowych antyaliasingowych Filtry dolnoprzepustowe antyaliasingowe do eliminacji zjawiska aliasingu, zachodzenia pasma sygnału mierzonego na pasmo sygnału spróbkowanego. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 22

Podsumowanie 1.Głównym celem stosowania filtrów w systemach pomiarowych jest poprawienie stosunku sygnału do zakłóceń (szumu) - SNR. 2.Najczęściej wykorzystywane filtry mają charakterystyki: dolnoprzepustowe, pasmowozaporowe, pasmowoprzepustowe. 3.W praktyce stosowane są proste filtry dolnoprzepustowe RC, analogowe filtry aktywne oraz filtry cyfrowe. 4.Szczególną rolę pełnią dolnoprzepustowe filtry antyaliasingowe, muszą być one zrealizowane w technice analogowej i muszą znajdować się w torze pomiarowym przed przetwornikiem A/C. Filtry te nie mogą być wobec tego zrealizowane jako filtry cyfrowe.. KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 23

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ KSP, tydzień 12 dr inż. Eligiusz Pawłowski 24