ESSF10 Mätteknik för E & D - Mätsystem Del 1 CHRISTIAN ANTFOLK Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 1 Syfte Introduktion till mätsystem Introduktion till programspråket LabView Förberedelser inför laborationen Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 2 1
Mätsystem - generellt Fysikaliskt fenomen Mätsystem Presentation och kontroll Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 3 Upplägg I dag Mätsystem Gränssnitt LabView - introduktion I morgon LabView fortsättning Om laborationen Laborationsövningar (ta med laborationshandledningen) Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 4 2
Ett enkelt mätsystem clipartfest.com www.runandbecome.com pixabay.com Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 5 Ett avancerat mätsystem www.medi farcoo.com http://greigassociates.com/my 3d ultrasound/ Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 6 3
Mätsystem i bilen Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 7 Mätsystem i forskningslabbet Akustisk fokusering Iso-akustisk fokusering Augustsson 2011 Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 8 4
Mätsystem i forskningslabbet Automatiserad temperaturreglering, ljud-generering och bildinsamling från ett akustoforeschip Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 9 Mätsystem i forskningslabbet EMG förstärkare 16 channels EMG inputs Power USB Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 10 5
Mätsystem i forskningslabbet Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 11 Intramuscular fine-wire EMG Up to nine channels Force rig 12 subjects (and counting) Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 12 6
Force rig 9 sensors Each finger Two on the thumb Three for the wrist flexion/extension pronation/supination radial/ulnar deviation Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 13 Experiments Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 14 7
Experiments Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 15 Mätsystem - en vindtunnel Vindtunnel Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 16 8
Mätsystem - en vindtunnel - användargränssnitt Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 17 Mätsystem att läsa ett värde Fysikaliskt fenomen Signalbearbetning A/D-omvandling Skicka data via buss/port Ta emot data via buss/port Generera datatyp Användargränssnitt Styrning, databehandling Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 18 9
Signalbearbetning Givare temperatur tryck spänning Anpassning pt100 -> resistans -> brygga -> spänning Tryck -> resistans/kapacitans -> spänning spänning Filtrering A/D-omvandling Gränssnitt/buss Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 19 Att lyssna på en ljudbok Vilka omvandlingar sker? Börja med författaren Vad behöver man för protokoll? Diskutera två och två Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 20 10
Överföring/Gränssnitt Gränssnitt/Buss Insamlingskort Bussystem med integrerade och standardiserade instrument VXI/MXI PXI Busstyrning av instrument GPIB (parallell) => Laborationen RS232 (seriellt) USB etc. Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 21 Överföring/Gränssnitt Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 22 11
Överföringshastighet -Jämförelse RS232 < 14 kb/s GPIB < 1 MB/s USB2 < 57 MB/s Firewire < 400 MB/s USB3 < 625 MB/s Ethernet < 1 GB/s Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 23 GPIB General Purpose Instrument Bus Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 24 12
GPIB General Purpose Instrument Bus IEEE-488.1 (1975) elektriska specifikationer samt hårdvaruprotokoll IEEE-488.2 (1987) dataformat felhantering standardkommandon SCPI (1990) standard för programmering av instrument Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 25 GPIB General Purpose Instrument Bus Stjärnkoppling Daisy chain eller linjär Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 26 13
GPIB General Purpose Instrument Buss Tre typer av enheter (Controller, Talker, Listener) 31 primäradresser (Talker resp. Listener) 8 bitar parallell överföring Max 2 m kabel per instrument på bussen Max 20 m kabel totalt. (Kan utökas med extender) Max 15 enheter anslutna. (Kan utökas med extender) Upp till 1 Mbyte/s överföringshastighet Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 27 Mätsystem - Summering Fysikaliskt fenomen Givare temperatur tryck spänning Mätsystem Gränssnitt/Databehandling Insamlingskort busstyrning av instrument GPIB (parallell) RS232 (seriellt) USB etc bussystem med integrerade och standardiserade instrument VXI/MXI PXI Presentation (och kontroll) Dator Grafiska LabView HP VEE DASYlab Kommando LabWindows Visual Basic Visual C/C++ Python Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 28 14
PAUS Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 29 LabVIEW Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 30 15
LabVIEW - VI (Virtual Instrument) Front panel Block diagram Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 31 Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 32 16
LabVIEW - Paletter Verktyg Kontroller Funktioner Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 33 Labview - Verktygspaletten Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 34 17
Labview - Kontrollpaletten Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 35 Labview - Funktionspaletten Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 36 18
LabView - Hjälpmenyn Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 37 LabView - Variabel typer Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 38 19
LabView - Variabel typer (felsökning) Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 39 I morgon LabVIEW fortsättning Om laborationen Laborationsövningar Läs igenom och ta med laborationshandledningen!! Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 40 20
ESSF10 Mätteknik för E & D - Mätsystem - Del 2 CHRISTIAN ANTFOLK Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 41 Laborationen Mål med laborationen Introduktion till LabVIEW Koppla upp ett enkelt datorstyrt mätsystem Karakterisera dämpningen av störningar vid mätning med digital multimeter Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 42 Inst. för Biomedicinsk Teknik 42 21
Dämpning? Antag att vi har en dc-nivå som vi vill mäta noggrant (blå linje) Överlagrad på den finns en störning med viss frekvens (typiskt 50 Hz) (röd linje) En multimeter har vissa inbyggda funktioner för att dämpa 60 sådana störningar 50 40 30 20 10 Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 43 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Mätuppställning För att simulera en störning använder vi en funktionsgenerator HP 33120A Vi försöker mäta offseten (en dc-nivå) med en multimeter HP 34401A Beroende på hur störningsdämpningen funkar kommer vi då att mäta olika mycket fel Funktionsgenerator Multimeter Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 44 22
Mätuppställning Gör ett program som mäter hur stort mätfelet blir vid olika störningsfrekvenser Programmet ska Konfigurera era instrument Samla in mätdata Plotta mätdata i en graf Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 45 Dual-slope Används för att medelvärdesbilda en varierande signal Prioritera upplösning eller omvandlingstid Längre tid > högre upplösning Boken s. 140 Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 46 23
Dual-Slope principen Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 47 Dual-Slope principen [Exempel] U ref = -1.000 V T ref = 1000 klockcykler T x = 345 klockcykler U x = 1/1000*345 = 345 mv Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 48 24
Instrumentstyrning med GPIB Kommandon skickas som strängar över GPIB-bussen. APPLy:SINusoid [<frequency> [,<amplitude>]] APPLy:SINusoid 5E+3, 3.0 FUNCtion:SHAPe SINusoid FREQuency 5.0E+3 VOLTage 3.0 FREQuency? begär information om inställt värde Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 49 Dual-Slope principen [Exempel - laborationen] T ref styrs med kommandot: VOLT:DC:NPLC 1 (kan vara 1 eller 10) NPLC Number of Power Line Cycles Antalet 50 Hz-perioder NPLC = 1 T ref = 1/50 s = 20 ms = 50 Hz NPLC = 10 T ref = 10/50 s = 200 ms = 5 Hz Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 50 25
Under laborationen (flödesschema) 1. Kontrollera GPIB-adressen på instrumentet. 2. Gör reset på GPIB-systemet. (*CLS) 3. Se till att instrumentet är i känt läge. (*RST) 4. Gör mätinställningar på instrumentet. 5. Välj triggvillkor för att aktivera mätningen. 6. Se till att instrumentet är redo att ta emot triggning. 7. Se till att mätvärdet finns i instrumentets utbuffert. 8. Läs in mätvärdet i datorn. Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 51 Laborationsövningar Appendix A Manualutdrag för Multimetern HP 34401A Appendix B Manualutdrag för Funktionsgeneratorn HP 32120A Appendix C Manualutdrag för LabView För att klara av labben så måste ni gå igenom minst appendix A och B! App. C är LabVIEW tips Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 52 Inst. för Biomedicinsk Teknik 52 26
Och nu till den interaktiva biten Labview programmering Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 53 Faculty of Engineering LTH Dept of. Biomedical Engineering Christian Antfolk Slide 54 Inst. för Biomedicinsk Teknik 54 27