Impedans! och! impedansmätning! Temperatur! Komponentegenskaper! Töjning! Resistivitetsmätning i jordlager!.!.!.!.!

Relevanta dokument
Impedans och impedansmätning

Impedans och impedansmätning

SENSORER OCH MÄTTEKNIK

T1-modulen Lektionerna Radioamatörkurs OH6AG Bearbetning och översättning: Thomas Anderssén, OH6NT Heikki Lahtivirta, OH2LH

AC-kretsar. Växelströmsteori. Lund University / Faculty / Department / Unit / Document / Date

Växelström och reaktans

3.4 RLC kretsen Impedans, Z

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

1 Grundläggande Ellära

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet. Lab nr 2. Laborationens namn Växelströmskretsar. Kommentarer. Utförd den.

LABORATION 3. Växelström

Vi börjar med en vanlig ledare av koppar.

Sensorer och Mätteknik 2014

Instruktioner för laboration 2, Elektromagnetism och elektriska nät 1TE025 Elektriska system 1TE014

Spolen och Kondensatorn motverkar förändringar

ELLÄRA Laboration 4. Växelströmslära. Seriekrets med resistor, spole och kondensator

Sensorer, effektorer och fysik. Mätning av töjning, kraft, tryck, förflyttning, hastighet, vinkelhastighet, acceleration

Elektriska och elektroniska fordonskomponenter. Föreläsning 4 & 5

MÄTNING AV KRAFT, TRYCK OCH VRIDMOMENT

Avkoppla rätt en kvantitativ undersökning av parasitinduktans hos olika layoutalternativ

Lösningar till övningsuppgifter i

Spolen och Kondensatorn motverkar förändringar

1. Skriv Ohm s lag. 2. Beräkna strömmen I samt sätt ut strömriktningen. 3. Beräkna resistansen R. 4. Beräkna spänningen U över batteriet..

isolerande skikt positiv laddning Q=CV negativ laddning -Q V V

Växelström ~ Växelström. Belastad växelströmskrets. Belastad växelströmskrets. Belastad växelströmskrets. Belastad växelströmskrets

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2 KK4 LAB4. tentamen

Svar och Lösningar. 1 Grundläggande Ellära. 1.1 Elektriska begrepp. 1.2 Kretslagar Svar: e) Slinga. f) Maska

Elektroteknikens grunder Laboration 1

IE1206 Inbyggd Elektronik

Tentamen Elektronik för F (ETE022)

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Elektronik grundkurs Laboration 1 Mätteknik

Växelström i frekvensdomän [5.2]

LabVIEW - Experimental Fysik B

4. Elektromagnetisk svängningskrets

Växelström K O M P E N D I U M 2 ELEKTRO

Sammanfattning av likströmsläran

Laboration i Radioteknik Design av RFID-antenn

Växelström i frekvensdomän [5.2]

Sammanfattning. ETIA01 Elektronik för D

Elektricitetslära och magnetism - 1FY808. Lab 3 och Lab 4

KOMPONENTKÄNNEDOM. Laboration E165 ELEKTRO. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Anton Holmlund Personalia:

Laborationsrapport Elektroteknik grundkurs ET1002 Mätteknik

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

Mätteknik för E & D Impedansmätning Laborationshandledning Institutionen för biomedicinsk teknik LTH

Laboration 2 Instrumentförstärkare och töjningsgivare

Tentamen IF1330 Ellära fredagen den 3 juni

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Industriell Elektroteknik och Automation

Tentamen på elläradelen i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Givare. Givare / sensor / transmitter: Mätning av instorhet. Sensorutsignal. Matning (ström/spänning) (Spänning: 0-5V eller Ström: 4-20 ma)

IE1206 Inbyggd Elektronik

Kap 3 - Tidskontinuerliga LTI-system. Användning av Laplacetransformen för att beskriva LTI-system: Samband poler - respons i tidsplanet

Tentamen i IE1206 Inbyggd elektronik torsdagen den 4 juni

Induktiv beröringsfri närvarogivare/detektor med oscillator, (Proximity switch)

Elektricitetslära och magnetism - 1FY808

ETEF15 Krets- och mätteknik, fk Fältteori och EMC föreläsning 3

Tentamen IF1330 Ellära fredagen den 3 juni

Konduktivitetsmätning

Tentamen på del 1 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Lektion 2: Automation. 5MT042: Automation - Lektion 2 p. 1

Tentamen i Elektronik, ESS010, del1 4,5hp den 19 oktober 2007 klockan 8:00 13:00 För de som är inskrivna hösten 2007, E07

Kapitel: 31 Växelström Beskrivning av växelström och växelspänning Phasor-diagram metoden Likriktning av växelström

Laboration 2 Elektriska kretsar Online fjärrstyrd laborationsplats Blekinge Tekniska Högskola (BTH)

Extra kursmaterial om. Elektriska Kretsar. Lasse Alfredsson. Linköpings universitet November 2015

Tentamen på del 1 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Ellära och Elektronik Moment AC-nät Föreläsning 4

Du behöver inte räkna ut några siffervärden, svara med storheter som V 0 etc.

10. Kretsar med långsamt varierande ström

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (1:a omtentan), tisdag 17 juni 2014, kl 9:00-14:00

ETEF15 Krets- och mätteknik, fk Fältteori och EMC föreläsning 3

TENTAMEN Tillämpad mätteknik, 7,5 hp

2E1112 Elektrisk mätteknik

insignal H = V ut V in

Laboration - Va xelstro mskretsar

Fö 2 - TMEI01 Elkraftteknik Trefas effektberäkningar

Grundläggande ellära Induktiv och kapacitiv krets. Förberedelseuppgifter. Labuppgifter U 1 U R I 1 I 2 U C U L + + IEA Lab 1:1 - ETG 1

Signalbehandling, förstärkare och filter F9, MF1016

Tentamen i Elektronik för E, 8 januari 2010

Spolens reaktans och resonanskretsar

Elektroakustik Något lite om analogier

Elektro och Informationsteknik LTH. Laboration 3 RC- och RL-nät i tidsplanet. Elektronik för D ETIA01

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Ellära och Elektronik Moment Filter och OP Föreläsning 8

Sammanfattning av kursen ETIA01 Elektronik för D, Del 1 (föreläsning 1-10)

Kurskod: 6B2267 (Ten1 2p) Examinator: William Sandqvist Tel

Omtentamen i IE1206 Inbyggd elektronik fredagen den 8 januari

Sedan tidigare P S. Komplex effekt. kan delas upp i Re och Im. Skenbar effekt är beloppet av komplex effekt. bestämmer hur hög strömmen blir

Denna PCB-layout har optimerat länden på ledarna för att undvika skillnader i fördröjning.

Bruksanvisning ELMA 21 LCR MULTIMETER / E:nr Göteborg 2003

Ordinarie tentamen i IF1330 Ellära måndagen den 20 maj

Komplexa tal. j 2 = 1

TSKS09 Linjära System

2E1112 Elektrisk mätteknik

Introduktion till fordonselektronik ET054G. Föreläsning 3

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Laborationsrapport. Kurs El- och styrteknik för tekniker ET1015. Lab nr. Laborationens namn Lik- och växelström. Kommentarer. Utförd den.

Filtrering av matningsspänningar för. känsliga analoga tillämpningar

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

Att fjärrstyra fysiska experiment över nätet.

Sven-Bertil Kronkvist. Elteknik. Komplexa metoden j -metoden. Revma utbildning

Transkript:

Impedans och impedansmätning Impedans Temperatur Komponentegenskaper Töjning Resistivitetsmätning i jordlager....

Impedans Z = R + jx R = Resistans = Re(Z), X = Reaktans = Im(Z) Belopp Fasvinkel Impedans Spole + resistor Kondensator + resistor OBS De reaktiva delarna är frekvensberoende: X L = jl X C = 1/jC

Impedans" Fasvinkel Resonanskrets" LCR serie/parallell-resonans" Serieresonans Parallellresonans Z s min vid resonans Z p max vid resonans 1 Resonansfrekvens f 0 = 2" LC

Resonanskrets" Kvarts-kristall" Både serie- och parallellresonans Zx 1 fs = 2 LC 1 R fp = 1 2 L C 1C 2 C 1 + C 2 Resonanskrets" Kvarts-kristall" Elektriska ekvivalenter till de mekaniska egenskaperna tröghet, mekanisk spänning, friktion Zx C 2 bildas av de ledande plattorna på var sida om kristallen 1 fs = 2 LC 1 R fp = 1 2 L C 1C 2 C 1 + C 2

Resonans avklingning Resistans R = U I, R = " # l A Ohms lag ": resistivitet l: längd A: tvärsnittsarea

Resistans Färgkodning av resistorer Resistans Karakteriseras och mäts med: Multimeter Konstant ström Brygga Sensorsystem Brygga

Multimetern Multimeter - resistansmätning Tvåtrådsmätning Fyrtrådsmätning 14

Ex. Trådtöjningsgivare Hur stor var ändringen av resistansen när ni mätte i Lab 3? 15 Wheatstonebrygga Resistansbestämmning U B Balansering av bryggan: U A = U B (-> U = 0) ger balansvillkoret: R 1 /R 2 = R 3 /R x eller R x = R 3 "R 2 /R 1 OBS Oberoende av U B 16

Historik 17 Wheatstonebrygga# Utslagsmetod Mätning av förändring i R x genom mätning av obalanspänning U B Ex. Töjningsgivare Bryggan balanseras vid t ex opåverkad töjningsgivare, 0-läget: R 1 = R 2 = R 3 = R x0 Då töjningsgivaren påverkas blir U blir ett mått på avvikelsen från 0-läget. Genom att ha samma temperaturberoende på ingående komponenter blir kopplingen temperaturkompenserad. 18

Wheatstonebrygga På förra labben mätte ni på en trådtöjningsgivare med en multimeter. Givarresistansen var kring 100 $ och förändringen av resistansen var mycket liten vilket gjorde att det krävdes en bra multimeter med hög upplösning (många siffror) för att visa förändringen. Töjningsgivare kopplas därför oftast i en brygga för att nolla bort grundresistansen vilket leder till att man kan mäta med enklare elektronik (t ex färre siffror på multimetern eftersom man kan mäta på ett mindre mätområde) U B Ex. Töjningsgivare 19 Wheatstonebrygga Fördelar: Spänning ut Balansering Temperaturkompensering 20

Wheatstonebrygga Fördelar: Spänning ut Balansering Temperaturkompensering Nackdelar: Liten spänning ut Fordrar förstärkning 21 Wheatstonebrygga Växelspänningsbrygga för komponenter med reaktans 22

Wheatstonebrygga Ex. Temperaturmätning =Pt 100 23 Pt 100 24

Resistiva givare Funktion utspänningen, W i fig, ett mått på vinkel eller position Resistiva givare Resistiv positionsgivare, potentiometer

Resistiva givare Resistiv vinkelgivare, potentiometer Resistiva givare Membrangivare, balkgivare Tryckgivare, accelerometer

Piezoresistiv tryckgivare givarkonfiguration" Membrankant Membrankant Accelerometer piezoresistiv" E, elastcitetsmodul h, balktjocklek L, balklängd b, balkbredd M, seismisk massa f = 1 0 4" S, känslighet Ebh 3 k, konstant S = k L ML 3 L, balklängd h 2 h, balktjocklek Typiska mått h % 10 µm L % 100µm

Komponenter med reaktans Spole Kondensator L C Kondensator (Kapacitans) C C = " A d #: Permittivitet A: Plattornas area d: Avståndet mellan plattorna

Kondensatorn U = X c " I # X c = U I X c : Reaktansen (Impedansen hos en kondensator) Strömmen 90 före spänningen X c = 1 j"c C : 2$f C: Kapacitansen Membrantryckgivare kapacitiv" d = avstånd till metallelektroden w = membrannedböjning i position (x, y) # = dielektricitetskonstant

Accelerometer kapacitiv" Spole (Induktans) L U = X L " I # X L = U I X L : Reaktansen (Impedansen hos en spole) Spänningen 90 före strömmen X L = j"l : 2$f L: Induktans

Spole (Induktans) X L = j"l Induktansen, L, och därmed reaktansen, X L, hos en spole är beroende av antal lindningsvarv i spolen, storlek (area, längd) samt materialet i kärnan. Ferromagnetiska material i kärnan ger stor ökning av induktansen. Ex. Induktiv positions-givare X L = j"l Avståndet mellan en spole och en kärna av ferromagnetiskt material påverkar spolens induktans. Reaktansen blir ett mått på avståndet (sambandet dock ej linjärt i exemplet).

Sammanfattning Generella impedanser Karakteriseras och mäts med: LCR-meter Impedansanalysator Brygga Sensorsystem Brygga Frekvens PLL

Impedansanalysator LCR-analysator En impedansanalysator mäter en okänd impedans ofta med spänning/ström-metoden vid en viss inställd frekvens eller genom att svepa mätfrekvensen över ett område. Belopp och fasvinkel mäts och kan räknas om till de olika modeller för impedanser. Frekvensegenskaper hos verkliga komponenter - Resistanser Ex. Parasitkomponenter Önskad komponent 42

Frekvensegenskaper hos verkliga komponenter - Kondensatorer Önskad komponent Ideal kondenator: X c = 1 jc 0.1 µf kondensator Serieresonans 43 Frekvensegenskaper hos verkliga komponenter - Spolar Ideal spole: X L = j"l Önskad komponent Parallellresonans 44

Transmissionsledning Utbredningshastighet i en koaxialkabel: 2 10 8 m/s 45 Transmissionsledning# LF-system 46

Transmissionsledning# HF-system 47 Transmissionsledning# När? Ledningens längd, L, är av samma storleksordning som en kvarts våglängd av signalen eller större (sinussignaler) L > %/4 Ledningens fördröjningstid, t p, för t ex en puls är av samma storleksordning som signalens stigtid/falltid eller längre (pulssignaler). t p > t r el. t f 48

Transmissionsledning 49 Transmissionsledning# Exempel# En koaxialkabel med 1 meters längd (dvs 5 ns fördröjningstid) Sinussignaler då våglängden är kortare än 4 m, vilket motsvarar frekvenser över ca 50 MHz. For pulssignaler med kortare stigtider än ca 5 ns, oavsett, pulssignalens repetitionsfrekvens 50

Transmissionsledning# Karakteristisk impedans, Z 0 Den karakterisktiska impedansen kan sägas vara den impedans man i teorin skulle mäta in i en oändligt lång ledning. Betecknas Z 0 Z 0 = r + jl g + jc För en förlustfri ledning, r = g = 0, gäller: Z 0 = l c Z 0 är då rent resistiv. Vanliga värden: Koaxialkabel på lab 50 $ Antennkabel 75 $ 51 Transmissionsledning# Utbredningshastighet Utbredningshastigheten för en signal i en förlustfri ledning: v = 1 lc Ex. Koaxialkabel: 2 10 8 m/s 52

Transmissionsledning# Anpassning För att undvika reflektioner på en transmissionsledning måste ledningen avslutas med impedanser med samma storlek som den karakteristiska impedansen. Reflektionskoefficient: Reflekterade vågens amplitud = Infallande vågens amplitud = Z Z L 0 Z L + Z 0 53 Transmissionsledning# Reflektioner Stående våg Om " & 0 erhålls reflektioner, vilket ger upphov till stående vågor -> mätfel Ex. Z L = 0 vilket ger " = -1: 54

Transmissionsledning# Reflektioner Stående våg Ex. Z L = ' vilket ger " = +1: 55 Transmissionsledning# Ex. Pulseflektioner vid " = + 0,5 Tid: t=0 Tid: t=100ns Tid: t=200ns Denna effekt kan användas för att mäta vilken impedans som avslutar en ledning Hur? 56