Электронные компоненты
Приборы, оборудование, материалы
Информационная поддержка

Снятие АЧХ

Версия для печати
Главная >> Снятие АЧХ

Снятие АЧХ


Программа предназначена для снятия амплитудно-частотных характеристик. Количество каналов для снятия характеристик - до 8.

Для снятия АЧХ используется частотно-модулированный сигнал с линейной (ЛинЧМ) или логарифмической (ЛогЧМ) разверткой по частоте. Пользователь задает начальную и конечную частоты сигнала, устанавливает необходимый выходной уровень с генератора и длительность развертки. Также необходимо выбрать скорость измерения - "быстро" (с усреднением 0,1 секунда) или "медленно" (с усреднением 1 секунда).

График АЧХ может отображаться как в абсолютных величинах (например, в милливольтах), так и относительно показаний выбранного опорного канала. Таким образом получается относительная амплитудно-частотная или фазо-частотная характеристика. Шкала характеристик может отображаться в линейном или логарифмическом масштабе.

При нажатии на кнопку "Запуск" с выхода генератора подается сигнал с заданными параметрами. На входных каналах модулей АЦП регистрируется ответная реакция проверяемого тракта в реальном времени. По прошествии заданного времени сигнал с генератора выключается, и график АЧХ отображается в окне программы. Для последующей обработки нажатием на кнопку полученные данные записываются в файл.

Описание программы

Для запуска программы Измерение АЧХ (8 каналов) необходимо в меню Метрология панели ZETLab выбрать команду Измерения АЧХ (8 каналов). На экране монитора отобразится рабочее окно программы (рисунок 14.2). В заголовке окна пишется название программы, а в процессе снятия АЧХ также отображается (в процентах) какая часть измерений уже произведена и сколько времени осталось до завершения измерений.

 

Примечание: программу можно запустить непосредственно из рабочей директории ZETLab (по умолчанию: c:\ZetLab\). Имя запускаемого файла: ACH8_dac.exe.

В полях со стрелками (списки) выбирать элементы можно двумя способами: нажать на стрелку поля и «мышкой» выбрать из раскрывшегося списка нужный элемент, или щелкнуть «мышкой» по полю и, меняя значения в поле при помощи ролика «мыши», выбрать нужное.
Для изменения значений необходимо щелкнуть левой кнопкой «мыши» в поле и ввести новое значение с клавиатуры.

Рамка Расчет по Y
Устанавливается расчет по оси Y: линейный (Лин) или логарифмический (Лог. (дБ)). Опорное значение для вычисления дБ для каждого канала задается в программе Редактирование файлов параметров (описание программы см. Руководство оператора, часть 1).
Примечание: в рамке Расчет по Y выбирается вариант расчета, а масштаб осей, в которых не обходимо отобразить график по полученным расчетам, задается в окне Параметры, которое описано ниже (пункт 14.2.3 Настройка внешнего вида поля графика АЧХ).

Рамка Уровень 0 дБ
Содержит единственное поле, которое становится доступным для изменений при измерении относительных значений амплитуд сигналов. В этом случае, если на заданной частоте амплитуда измеряемого сигнала больше амплитуды опорного канала, то график на этой частоте будет лежать в области >1, если амплитуда измеряемого сигнала меньше амплитуды опорного канала – в области <1. Значение Уровень 0 дБ используется для удобства интерпретации полученных результатов. В примере на рисунке 14.3 уровень нуля равен 0 дБ, значит в областях частот, на которых график лежит выше нуля, амплитуда сигнала, соответствующего этому графику, больше амплитуды опорного канала и наоборот.
При поверке датчиков часто в поле Уровень 0 дБ указывается номинальная чувствительность датчика на опорной частоте (подробнее на примере:
Поверка вибродатчиков)


В списке Тип развертки сигнала выбирается закон изменения частоты: линейный (Лин) или экспоненциальный (Лог).
В полях Нач. частота, Гц и Кон. частота, Гц указываются соответственно начальная и конечная частоты для снятия АЧХ.
В поле Уровень, В указывается уровень сигнала, который подается с генератора.
В поле Длительность, с задается интервал времени, в течение которого будет проведено снятие АЧХ.
В поле Скорость отображается скорость измерения АЧХ, т.е отношение частотного диапазона к длительности измерений. При линейной развертке сигнала скорость отображается в Гц/с, при логарифмической – в окт/мин. При изменении значения в поле Скорость, автоматически пересчитывается значение поля Длительность. Во время измерений в поле Тек. частота, Гц отображается значение текущей частоты измерений.

Рамка Параметры генератора

Рамка Вр. характеристика
Выбирается тип усреднения. Для установки времени усреднения нажать на переключатель времени усреднения левой клавишей «мыши». Переключатель устанавливает время усреднения 0,1 секунды, при этом амплитуда правильно измеряется для сигнала с частотой не менее 20 Гц. Переключатель устанавливает время усреднения 1 секунду, при этом амплитуда правильно измеряется для сигнала с частотой не менее 2 Гц. Переключатель устанавливает время усреднения 10 секунд, при этом амплитуда правильно измеряется для сигнала в диапазоне от 0,2 Гц. до (частота дискретизации)/25. Частота дискретизации указывается в программе Настройка параметров АЦП и ЦАП (Руководства оператора, часть 1). Например, для анализатора спектра А17U8 установили частоту дискретизации 25 000 Гц, при установке времени усреднения 10 секунд, правильность результатов измерений обеспечивается в частотном диапазоне 0,2 – 1000 Гц

Рамка Значения по Y
Выбирается тип представления по оси Y: среднеквадратичное значение (СКЗ) или пиковое значение амплитуды сигналов.

Рамка Параметры измерения АЧХ
В программе Измерения АЧХ (8 каналов) имеется возможность одновременного измерения амплитудно-частотной характеристики по 8 каналам. Номера каналов идут по порядку с 1-го по 8-ой.
Для включения какого-либо канала необходимо установить флажок слева от его номера и в списке под номером выбрать канал, по которому будут проводиться измерения.
Справа от номера каждого канала располагается индикатор, который отображает цвет графика по соответствующему каналу. При нажатии левой кнопкой «мыши» на этот индикатор открывается стандартное диалоговое окно для выбора цвета. Выбрав новый цвет и нажав кнопку ОК в этом окне, можно изменить цвет графика.
При установке флажка слева от надписи Оп. канал программа Измерение АЧХ (8 каналов) будет рассчитывать не абсолютные значения амплитуды, а отношение амплитуд каждого сигнала к амплитуде опорного канала. Опорный канал выбирается в списке, появившемся под надписью Оп канал. В зависимости от того, уставлен флажок Оп. канал или нет, и, если установлен, какой канал выбран в качестве опорного, результаты работы программы Измерения АЧХ (8 каналов) будут разными:

  • если флажок Оп. канал не установлен, то результатом работы программы будет зависимость абсолютного значения отклика системы от частоты. При этом значения амплитуды будут получены в единицах измерения канала (при выборе линейного закона для расчета по оси Y).
  • если флажок Оп. канал установлен и в качестве опорного канала выбран входной сигнал, то полученный график будет представлять собой непосредственно АЧХ – т.е. отношение амплитуды выходного сигнала к входному.
  • если флажок Оп. канал установлен и в качестве опорного канал выбран другой выходной сигнал, но результатом работы программы будет отношение АЧХ двух точек системы. Это необходимо, например, при поверке вибродатчиков (подробнее в пункте 14.3.1 Поверка вибродатчиков)

Флажок DC/AC позволяет установить входной сигнал по постоянному (флажок установлен) или переменному (флажок сброшен) току для каждого включенного канала. Например, зависимость коэффициента нелинейных искажений от частоты измеряется по постоянному току (подробнее в пункте 14.3.2 Зависимость КНИ от частоты).
Справа от надписи Уровень под каждым включенным каналом располагается поле, в котором во время измерений отображается текущий уровень сигнала. Под каждый таким полем находится индикатор Интегральный уровень сигнала, который показывает интегральный уровень сигнала и перегрузку. Если уровень сигнала превышает максимально допустимый уровень, индикатор становится полностью красного цвета, без черной правой части. Правый край индикатора остается красным до тех пор, пока пользователь не нажмет на него левой кнопкой «мыши».

Кнопка Запуск
После нажатия на кнопку Запуск программа начинает измерения. При этом название кнопки меняется на Остановить и нажатие на нее приводит к остановке измерений. После остановки, продолжить измерения нельзя, и при повторном нажатии на кнопку Запуск программа начинает измерения заново.

Кнопка Записать По окончании измерений амплитудно-частотной характеристики становится доступной кнопка Записать, нажатие на которую открывает стандартное диалоговое окно записи результатов в файл. В этом окне предлагается ввести имя сохраняемого файла и указать директорию для сохранения. Файл сохраняется с расширением *.dtn и имеет следующую структуру: вначале идет описание данных (см. таблицу 4.1), далее идут данные в формате с плавающей запятой, в качестве разделителя дробной и целой части числа используется точка.

Перенос графической и численной информации в текстовые редакторы

Для копирования видимой части графика при активном окне программы нажмите комбинацию кнопок клавиатуры Ctrl + С. График запишется в буфер Clipboard в формате *.bmp. Вставить график в любой текстовый документ можно одновременным нажатием на кнопки клавиатуры Ctrl + V или нажатием на правую кнопку мыши и выбором в появившемся меню команды Вставить.
Для копирования сопроводительной информации в буфер Clipboard в формате редактора текста Word при активном окне программы нажмите на кнопку клавиатуры Т (латинская) или Е (русская). Вставить эту информацию можно в любой документ Word можно одновременным нажатием на клавиши Ctrl + V или нажатием на правую кнопку мыши и выбором из появившегося меню команды Вставить. Сопроводительная информация имеет следующую структуру: в первой строке пишется частота, во второй и последующих – названия каналов, рядом значения частоты и амплитуд сигналов, которые показывает курсор.
Для копирования цифровой информации видимой части графика в буфер Clipboard в формате Excel при активном окне программы нажмите кнопку клавиатуры N (латинская) или Т (русская). Вставить эту информацию можно в любой документ Excel можно одновременным нажатием на клавиши клавиатуры Ctrl + V или нажатием на правую кнопку мыши и выбором из появившегося меню команды Вставить. Мы получим следующую информацию: сначала идет сопроводительная информация (см. абзац выше), далее идут данные в формате Excel.

Настройка внешнего вида поля графика АЧХ

При нажатии на правую кнопку мыши на графике появляется дополнительное окно параметров графика с пятью вкладками. На первой вкладке (рисунок 14.4) настраиваются параметры отображения. Типы линий графиков могут быть в виде горизонтальных линий (ступенек) или в виде ломаных линий. Также регулируются параметры отображения каждого из графиков, цвет, толщина, закрашивание (заполнение) области под графиком.
На рисунке 14.5 показано окно для регулирования параметров сетки. В этом окне можно включать или отключать отображение горизонтальной и вертикальной сетки и разметки сетки. Также в этом окне задается область видимости (область отображения) графиков – верхняя – нижняя границы и левая - правая границы графиков.
На рисунке 14.6 показано окно для регулирования параметров сетки. В этом окне можно выбирать размеры шрифтов и цвета сетки, курсора, фона, разметки осей, легенды. 
 

На рисунке 14.7 показана закладка для надписи на график. На этой закладке выбирается шрифт и набирается текст
На рисунке 14.8 показан фрагмент рабочего окна программы Измерение АЧХ (8 каналов) с дополнительной информацией
На рисунке 14.9 показана закладка для выбора горизонтальной и вертикальной шкалы. Вертикальная шкала может быть представлена в равномерном, логарифмическом и децибельном виде. Горизонтальная шкала может быть представлена в равномерном, логарифмическом или 1/n-октавном (долеоктавном) виде.

Для сохранения внесенных изменений и выхода из окна Параметры необходимо нажать кнопку Применить.
Выход из окна Параметры без сохранения настроек осуществляется нажатием на кнопку Отменить, либо на кнопку, расположенную в правом верхнем углу окна, либо нажатием любой кнопкой «мыши» на любое место экрана, не занимаемое окном Параметры.

Примеры:

Зависимость КНИ от частоты


Программа Анализ нелинейных искажений предназначена для измерений отклонения формы сигнала от формы идеальной синусоиды. Эта программа порождает виртуальный канал – коэффициент нелинейных искажений. А в программе Измерение АЧХ можно определить зависимость КНИ от частоты.
Для этого необходимо запустить обе программы одновременно. В программе Измерение АЧХ в качестве анализируемого сигнала выбрать виртуальный канал, порождаемый программой Анализ нелинейных искажений. Измерения проводятся без опорного канала, т.к. в данном случае необходимо получить абсолютные значения коэффициента нелинейных искажений на разных частотах. Т.к. КНИ является медленно меняющимся во времени сигналом, то в программе Измерение АЧХ необходимо установить входной сигнал по постоянному току, для чего установить флажок DC/AC. На рисунке 14.14 приведен фрагмент рабочего окна программы с параметрами, настроенными для снятия зависимости КНИ от частоты.
На рисунке 14.15 представлен результат работы программы Измерения АЧХ (8 ка-налов) - зависимость от частоты коэффициента нелинейных искажений для анализатора спектра A17U8.

 

Поверка вибродатчиков

 В данном примере будет описана поверка вибродатчика в соответствии с МИ 1873.
На рисунке 14.10 приведена схема подключения датчиков к вибростенду. Такой способ крепления, когда и поверяемый и образцовый датчики установлены в одной и той же точке вибростенда, позволяет устранить влияние неравномерности распределения поля вибрации по вибростенду.

В этом можно убедиться, обратившись к рисунку 14.11, где представлены АЧХ вибростенда, снятые по показаниям образцового (график черного цвета) и поверяемого (график красного цвета) датчиков. Оба графика имеют одинаковую форму, характеризующую АЧХ вибростенда в точке крепления датчиков. Для получения этих зависимостей измерения проводились относительно опорного канала – генератора входного сигнала.

Из рисунка 14.11 очевидно, что на отношение частотных характеристик датчиков, закрепленных в одной точке, не повлияет АЧХ вибростенда. Таким образом, для того чтобы получить АЧХ поверяемого датчика относительно образцового, необходимо в качестве опорного канала использовать сигнал с образцового датчика.

По полученному графику (рисунок 14.12) можно определить чувствительность датчика на опорной частоте. Если в качестве уровня 0 дБ принять это значение, то новый график (рисунок 14.13) будет отражать частотную зависимость отклонения чувствительности поверяемого датчика от чувствительности на опорной частоте. Это значит, что на тех частотах, где график находится ниже или выше уровня нуля, погрешность измерений датчика резко возрастает.
Примечание: чаще всего за опорную частоту принимается 160 Гц. Во-первых, потому что значение опорной частоты не должно быть кратно 50 Гц и 60 Гц (промышленные частоты в Европе и Америке соответственно). А во-вторых, на этой частоте ускорению 1 м/с2 соответствуют виброскорость 1 мм/с и виброперемещение 1 мкм.

 

 

АЧХ выпрямителя


На рисунке 14.16 представлена схема выпрямителя. Для получения зависимости эффективности такой схемы от частоты в программе Измерения АЧХ (8 каналов) необходимо проводить измерения выходного сигнала по постоянному току (за этот параметр отвечает флажок DC/AC). Результаты работы представлены на рисунке 14.17. По полученной АЧХ можно определить оптимальный частотный диапазон работы выпрямителя.