Измеряем RLC

[Борисыч44]

Попала прога http://deforg.free.fr/Zmeter.html

Попробовал в пассивном режиме - понравилось, но есть ограничения из за малого Rвх ЗК и есть опасность её спалить.

Сделал активную коробочку - питание+/- 5В (чтоб не выжечь вход ЗК), повторители на 544уд1, мощный буфер для прокачки 0.5 Омного опорника (мах 3.3кОм) - экранировать нужно очень прилично иначе 50,100,150Гц и т.д. торчат на - 50/-60дБ, ещё лучше вынести транс из коробочки.

На коротких проводах легко измеряет от миллиомов до единиц мегом, от сотен тыс мкФ до единиц пФ, от единиц микрогенри до .... (измерил пока только ТВ - 3Ш, и неск. силовиков - до 15Гн показывает)

Выяснился недостаток - на больших резисторах начинают влиять паразитные емкости монтажа (при опорном 33к и паразитных 3пФ) практически невозможно измерить резисторы более неск. МОм и соответственно пикушки.

Простая схемка - сигнал можно взять с комповых колонок, здесь нет компенсации паразитной емкости, поэтому опорник не стоит выбирать больше 1-3кОм



Входной диф усилитель измеряет падение на опорнике без учета сопротивления входных и выходных проводов (правда есть сомнение относительно индуктивности от клеммы до опорника - она войдет в его Z, возможно нужно измерять прямо на опорнике, а провод скомпенсируется калибровкой). Оптимальнее собрать схему в щупах, по крайней мере вход.



Эти картинки с пассивного варианта - один резистор 20Ом вся "коробочка", на 1 индуктивность, на 2 резистор, на последней кусок провода 1м (в принципе, для ремонтов этого хватило бы)

С активной коробочкой (но ещё без емкостной компенсации) получается так:
тот же 1м провода

68000мкФ

висячие щупы

при подключении 1.5пФ честно прибавляет, (пока нет никаких экранов и трансик в коробочке).

Добавляю схемку выхода и компенсатора Спар

Выход компенсатора подключен к экрану переключателя - "паразит" работает против "паразита"

Как оказалось, для стабильной работы нужны драйвера без всяких АРУ, с неограниченной АЧХ, без "улучшайзеров" и т.д., штатные к Вин7 и Реалтеку обрезали АЧХ до 150-7000Гц и Zmetr с ними не работает, первоначально сменил их воткнув какую то внешнюю ЮСБ звуковуху

Еще раз вернулся к выбору оптимального опорника - для этого измерил Rвых, оказалось 150Ом вот такой опорник и надо ставить, дальнейшее его уменьшение приводит к пропорциональному снижению напряжения (при моих 20Ом выигрыш получается вдвое 20/65000х8.5=2.62мОм, зато сверху теряем в те же 8 раз), т.о. повторитель на выход и малый опорник нужны для желающих уверенно измерять мОмы

Версия с расширенным частотным диапазоном до Fд/2 http://deforg.free.fr/Download/Zmeter2.exe
В последних версиях введена логарифмическая шкала сопроитвлений, компенсация паразитных емкостей и сопротивлений ЗК правда для правильной настройки желательно иметь параллельную схему замещения, которая реализована в Маткадовской приблуде Zok5.zip, для компенсации Свх (Сin) подключаем на вход резистор равный опорнику Zm при этом покажет его сопротивление и индуктивность, но это так действует емкость параллельная опорнику, поэтому в Маткаде включаем параллельную сх. зам-я и включаем "-Im", полученную емкость заносим в окно "Cin", делаем измерение на висячих щупах полученную емкость заносим в окно "Clr"
- так выглядят висячие щупы в Маткаде (это пассивный вариант с опорником 82Ома), так же можно посмотреть зависимость реактивностей, сопротивлений, потерь от частоты, сгладить графики, изменить окно измерения

Версия http://deforg.free.fr/Download/Zmeter-2UIa.exe универсальная для обычной и схемы с выделенными каналами тока и напряжения

Версия с фиксированным уровнем выходного сигнала http://deforg.free.fr/Download/ZMeter2Skalinas1a.exe - иногда использую как генератор и чуть стабильнее результат из за отсутствия автоподстройки.

На всякий случай системная инфа (ЗК бортовая)

[skalinas]

skalinas
Да, вот спецверсия -
http://deforg.free.fr/Download/ZMeter2Skalinas1.exe

Установил, диапазон от 100Гц (если поставить 20Гц, то у версии Zmeter-2UIc.exe сильно скачут показания на низкой частоте) до 22кГц, уровень сигнала 1,2В (крутилка 80%), приемника тоже 80% (в режиме калибровка на графике лезут шумы когда уровень записи ниже 50% и резко возрастают помехи, когда крутилка в диапазоне 96-100%). Сравнивал версии ZMeter2Skalinas1.exe и Zmeter-2UIc.exe при одинаковых диапазонах частот и уровнях на крутилках. При измерениях у версии "1" уровень гармоник был -20db, у версии "С" после подстройки -35db.
Замерял емкость 1мкФ, как я и предположил, у версии "1" отклонение показаний было на 1nF меньше и меньше было значение сопротивления на 15мОм (у "1" 45мОм, у "С" 60мОм) в диапазоне частот от 1-2кГц (среднее значение было 43мОм по диапазону от 1 кГц), на частотах от 100Гц до 1кГц версия "1" имеет более стабильные показания по измеряемому сопротивлению и емкости. Появилась проблема с масштабом отображения в графике, сейчас масштаб не растягивается под выбранный диапазон.
У версии ZMeter2Skalinas1.exe показания стабильнее (очень заметно по сопротивлению), поправьте отображение в графиках!

И нужно подумать, как исправить завал спектра гармоник в диапазоне частот от 0 до 3кГц и вообще сделать уровень гармоник ровным во всем спектре частот.

Кажись, нашел, в чем проблема и откуда взялась частота биений гармоник спектра 528Гц, завтра проверю и отпишусь со всеми расчетами и рисунками!!!
Проблема в программной реализации спектрогенератора – увидел это осциллографом.

[skalinas]

Уважаемый DVK_ появилась хотелка. Хотелось бы дополнительно переключать режимы измерений Z – измеряет по вашему алгоритму, CR- мерит только емкость, LR-мерит только индуктивность. А то когда подстраиваешь емкость в ноль при свободных щупах, то происходят переключения в режим измерения индуктивности. Пример на рисунке.

[DVK_]

skalinas,
Держите последнюю версию -
http://deforg.free.fr/Download/ZMeter2Skalinas1a.exe
- по сравнению с версией 1 вернул шкалу графика на место.
Больше ничего сейчас делать не буду - нет времени и желания.

[skalinas]

До 19 числа сейчас свободен, жаль, что у Вас нет времени. Нужно разобраться и переделать программную реализацию спектрогенератора в программе, что бы не было биений гармоник с определенной частотой, я понял, где сидит проблема.

У программы ZMeter2Skalinas1a.exe на много стабильнее показания стали чем Zmeter-2UIc.exe (ползунком задавал спектр от 380Гц до 22кГц и сравнивал проги), огромное спасибо!

Вывод: АРУ в процессе калибровки и измерения занижает уровень сигнала, и тем самым занижается по уровню спектр гармоник, падает чувствительность прибора, возрастают шумы в полезном сигнале и по этому, особенно на сопротивлении скачут сильно показания.

Борисыч44 скажите свое мнение по последней версии программы и про мои выводы.

[skalinas]

….Потом подумал, что качание частоты может дать такой же эффект. Сделал тесты, выяснил, что если качаю от Fmin до Fmax, то получается спектр в 2 раза шире, поэтому нужно качать от Fmin до Fmin+(Fmax-Fmin)/2. Но всё равно спектр получается не совсем плоский и имеет крылья по бокам. Поэтому от "прокачанного" спектра я делаю Фурье, обрезаю крылья - лишние частоты, а аплитуды рабочих нормирую на 1, сохраняя фазы. Фактически весь геморой этот нужен, чтобы получить фазы всех гармоник, амплитуды я мог бы и вручную выставить - всё равно они нормируются...

Посмотрел, как зависит отклонение частоты от изменения значения Min(Hz) при неизменном спектре и Max(Hz) Таблица 1.
В Таблице 2 менял только спектр при неизменных значениях Min(Hz)=100Гц Max(Hz) = 22кГц.
Частоту мерил по центру сигнала, брал только крайние значения частот, что бы найти максимальную разницу. Значения частот повторялись и их было порядка 5-6 значений.

DVK_ вопрос:
1. (Но всё равно спектр получается не совсем плоский и имеет крылья по бокам)насколько спектр получается неровный?
2. нужно ли обрезать крылья частот и не в этом причина не стабильности частоты?

Можно сделать версию проги без обрезания и нормализации на 1, что бы понять не в этом ли проблема не стабильности частот?

Еще раз спасибо за новую версию проги и если получится застабилизировать частоту сигнала, то на концах спектра измеряемые значения будут стоять как вкопанные.

Борисыч44 для контроля уровня сигнала попробуй через резистор 100Ом посадить красный светодиод на выход усилителя ОП1 в своей схеме https://forum.vegalab.ru/attachment....6&d=1308741832

[Борисыч44]

Да я пока особой разницы не заметил, в новой на больших опорниках и резисторах шум поменьше и Сатурейшен не загорается

пока пользуюсь пассивной схемой - выход беру с выхода телефонов, поэтому превысить 1.5В удается редко (на активной коробочке ни как не соберусь поменять неудачные провода)

[skalinas]

Борисыч44 Вы что мерили, сопротивление или емкость и какого номинала? Я измерял на частотах спектра от 380Гц 1мкФ, при этом на новой версии был меньше разброс измерений по емкости и еще меньший разброс по сопротивлению. При меньшей начальной частоте спектра по нестабильности показаний новая версия заметно выигрывала и по вашим измерениям это видно тоже.

И все таки попробуйте поэкспериментировать со светодиодом, в новой версии нужно настраивать уровень порядка 1,4В (при условии, что ограничение сигнала на выходе звуковой карты или усилителя должно начинаться от 2В) и уровень на линейном входе практически на максимум 80-90%.

Если уважаемый DVK_ убрал бы в программе все "улучшайзеры" при формировании выходного сигнала, думаю результаты измерений были бы намного лучше (стабильнее) на краях спектра, а сейчас уровень спектра гуляет от нестабильного сигнала.

[Борисыч44]

Борисыч44 Вы что мерили, сопротивление или емкость и какого номинал

На картинке 1МОм с опорником 1.6кОм, "емкость" появляется из за проникания между каналами АЦП она компенсируеться Crl, ниже она скомпенсирована более точно. Шум у новой версии меньше т.к. уровень генератора всегда максимальный (в старом варианте он меняется в зависимости от калибровки, особенно если калибровка идет с опорником) - это видно по уровню шума (по шкале Re)
- шум на НЧ воспринимается как "емкость", хотя на ВЧ реактивность не видна

на выходе звуковой карты или усилителя должно начинаться от 2В

У меня столько нет - максимум 1.6В без нагрузки и при этом уже появляются гармоники, а на опорнике 82 Ома остается меньше 0.4В

[Борисыч44]

Хотел приспособить Маткад к Арте, но в ней нет калибровки входов ЗК по частоте, измерительные концы входят в объект - в общем совсем игрушка получается, хотя на НЧ все очень красиво

[DVK_]

А что такое Арте?

[Борисыч44]

Прога для измерения Z (и др) динамиков, формирует разные испытательные сигналы, рисует (и может сохранить) Z и фазу, может посчитать RLC на одной частоте, вот и хотелось нарисовать графики изменения RLC от частоты, но в ней опорник стоит вверху - получается что входное сопротивление карты с её же емкостью и кабель входят в объект измерения (т.е. простой пассивной коробочкой не отделаешься ), каждое измерение новый пуск, а для моего Реалтека это значит могут быть разные частотки по входам (старый косяк который не могу вылечить)... За то на НЧ можно получить очень стабильные данные

---------- Добавлено в 18:20 ---------- Предыдущее сообщение в 18:08 ----------

Да, нас интересует Limp, не очень догоняю как они получают такое разрешение по частоте на НЧ?

[DVK_]

Если там буфер, скажем, на секунду, то шаг по частоте в 1 Гц может быть. Это в начале. А потом они его прореживают, если я правильно понял, с шагом 1/24 или 1/48 октавы. Да, и амплитуда гармоник у них падает корневым образом от частоты, поэтому на низких амплитуда больше чем на высоких.

[Борисыч44]

Получается такой файл, шаг меняется с самого начала??
Untitled.txt
Амплитуда зависит от испытательного сигнал, это может быть как розовый шум так и свип

[DVK_]

Интересный файл... Похоже они интерполяцию делают, так как dF/F примерно постоянная у них. А какой там реально шаг - хрен его знает...

[Борисыч44]

Вот мне и понравилась, достаточная подробность и не очень большой объем )для логарифмической шкалы частот самое то), это при ФФТ 32768

[DVK_]

при ФФТ 32768

Точно интерполированное, там шаг по частоте 1,5 Гц примерно должен быть при самплинге 48000. А у них от 0,3 Гц на низких.

[Борисыч44]

Т.е. они сначала измеряют обычным образом, а потом пересчитывают в лог. шкалу? (тут розовый шум подходит хорошо)

Кстати avg у них хорошо работает - заметно уменьшается шум с каждым циклом

[DVK_]

Ну да, обычным образом (хотел бы я знать, как можно измерять необычным образом и что это такое ). А потом результат измерения можно пересчитать в любую шкалу - хоть логарифмическую, хоть какую. Мне это не очень нравится, так как частоты в файле указаны не те, на которых ведётся измерение.

[Борисыч44]

хотел бы я знать, как можно измерять необычным образом и что это такое

Для меня ZM и другие на основе FFT уже как бы "обычные"

результат измерения можно пересчитать в любую шкалу - хоть логарифмическую, хоть какую. Мне это не очень нравится, так как частоты в файле указаны не те, на которых ведётся измерение.

У них считается кратно октавам, т.е. средние частоты диапазонов не совпадают с частотами измерения, наверное придуманы хитрые алгоритмы какие то ???

[DVK_]

У них считается кратно октавам

Генерируется тоже, скорее всего. Генерируемая шкала частот (и анализируемая, соответственно) тоже логарифмическая получается. Только логарифмический шаг этот не совпадает с лог. шагом конечного файла. Потом тупо интерполируют в желаемую шкалу. Что за алгоритм интерполяции используют - мне не ведомо, это может быть линейная или сплайны всякие... В маткаде штуки 3-4 разных интерполяций есть, если мне склероз не изменяет. Я бы так делал, чтобы такую шкалу получить.