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)

[DVK_]

Надо будет подумать... Чтобы автоматом определялось какого типа потери - параллельного или последовательного...

[Борисыч44]

Не знаю надо ли определять автоматом?
Вот тот же 1мкФ и 3.6кОм
- тут нарисованы оба графика, на НЧ хорошо видно что R||=3.6кОм, а на ВЧ уже больше сказывается ESR самого кондера и занижает показания EPR, ( Re это потери не важно какие "параллельные" или "последовательные" ) в графике С-- то же видно на НЧ "увеличение" емкости где включается резистор, поэтому среднее значение емкости не может отразить всей картины, да и зачем тогда все затевалось, если не видна динамика изменения/стабильность емкости от частоты?

ПС опять загружаю своими хотелками

[DVK_]

По-хорошему, получается, нужно их оба считать - и последовательное и параллельное...

[Борисыч44]

Наверное да, а выбор и трактовку отдать оператору (в маткаде вывожу на график по выбору - - || и оба)
это 2н2 в двух видах кстати в параллельном видно что сопротивление "уперлось" в 4МОм т.е. неправильно выбран опорник следовательно и ESR то же врет и tg то же!!!

[Борисыч44]

Во нашел кондер укладывающийся в пределы точности АЦП - это фольговый полипропилен tg=0.2E-3 помоему не плохо для "плибора из одного резистора"


Еше подумал - может ввести лимит на минимальные значения сопротивлений как Roп/2^16 ну или чуть меньше (на 0 ведь есть проверка, пусть будет на конкретное число), тогда в логарифмической шкале график не будет сильно подпрыгивать.

[Борисыч44]

Попробовал коррекцию входной емкости - что не очень у меня получилось, на разных резисторах нужно вводить разную емкость, а вот коррекция проникания получается довольно легко, для этого размыкаем щупы и измеренную емкость (в диапазоне 15-20кГц) вычитаем из результата (у меня даже с замкнутым опорником получается 28.5пФ (т.е. это проникание в самом АЦП), а с ним 31.5пФ - разницу в 3пФ можно списать на провода - это емкость между каналами), для проверки измерил резистор 120кОм
- в кружках как раз вычитание этой С, в квадратах результат при параллельной схеме
На других опорниках будут другие С нужно запоминать на каждом (пробовал рассчитывать, получается что нужно знать отдельно "Спр" и Слк,рк и еще меняется С монтажа, так что лучше запомнить)
Вот на опорнике 260Ом Спр=6.14пФ, 120кОм тот же

на графиках не учтенная Спр дает кривую Im, по правильному надо бы его заранее корректировать

[Борисыч44]

Значит так, корректно ли обнулять емкость ??? - она ведь остается у самих щупов (и меняется ), или нужна какая то зафиксированная колодка, тогда можно и обнулить, но выводы элементов то же будут что то добавлят
Ну вот, обнаглел совсем и выкинул последний измерительный элемент - т.е. опорник - его функцию стало выполнять Rвх (в моей ЗК 4.3кОм Спр=4-4.2пФ (зависит от положения щупов)
- сопротивление больше сотни МОм внушает однако!!!
- МГП 3.9МОм 1% (скоро 40лет исполнится а тестер так же показывает)
- КЭВ-1 33МОм 10% тестер показал 28.11
страшно подумать, что легко делается повторитель с этими мегомами в качестве опорников!!!! можно и усилить раз в 10, тогда на объекте будет во столько же раз меньше напряжение (для измерения С pn переходов можно и меньше)

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 нужен для желающих уверенно измерять мОмы

[Борисыч44]

DVK_, а можно сделать выбор файла калибровки?
и если делать кнопку "обнулить С", то и "обнулить R" то же очень удобна - с прогревом компа у меня "0" может уплывать , но частотка при этом не меняется, при проверке бывает выждешь 30сек, а на "выходе" с десяток мОм его бы сразу учесть домножив Кп одного канала на среднюю величину отклонения (файлы калибровки/ini менять не надо, только в памяти)

Заранее благодарен

[Борисыч44]

Зумом, в лог-й шкале, удобно пользоваться, если мышкой хватать за график в нижнем левом углу

[DVK_]

Сейчас, к сожалению, не могу заниматься Zметром, так что обновлений пока не будет.

[Борисыч44]

Да и так уже значительно интересней стало, пока этот вариант надо "обкатать"

[Борисыч44]

Обнаружил особенность - при завышенном напряжении на выходе ЗК получаем всякие "волны" в измеренных величинах

при этом в спектре появляются гармоники

если убавить уровень выхода все нормализуется

Для правильной установки уровня при калибровке нужно смотреть на появление гармоник, "качество" (сама цифра) при этом может быть хуже, чем при большем уровне
- на первой правильно

[DVK_]

"качество" (сама цифра) при этом может быть хуже, чем при большем уровне

Странно, ведь "качество" вычисляется через отношение амплитуды основной гармоники к сумме всех остальных, в смысле всех кратных основной... А как мне ещё оценивать синусоидальность сигнала? При этом общий фон вообще никак не учитывается. И если кратные гармоники возвысились над фоном, то как-бы наплевать, если отношение основной и побочных амплитуд улучшилось. Мне кажется, дело в другом - это зашкал выхода на низких частотах. Если у вас есть осциллограф, то посмотрите форму калибровочного сигнала и низкочастотную синусоиду. Я думаю, при одинаковой амплитуде низкочастотная будет искажена. Я уже встречался с таким на некоторых картах - на 440 Гц гладенькая синусоида, и гармоник при калибровке совсем не видно, а на 50-100Гц - насыщение при такой же амплитуде.

[GREY]

DVK_, Борисыч44, положите у меня вашу софтину с описанием, что бы было постоянное место, а сюда ссылку. Я пытался проследить нить, но много уже прочитать надо. А так тут бы обсуждали, а там был бы стабильный вариант. Доступ туда дам. Площадка готовая, делать ничего не надо, хардов - без меры.

http://cxo.lv

[Борисыч44]

Странно, ведь "качество" вычисляется через отношение амплитуды основной гармоники к сумме всех остальных, в смысле всех кратных основной... А как мне ещё оценивать синусоидальность сигнала?

мах качество получается на 50% выхода, а "волны" пропадают на 25% (и гармоники за полосой то же) амплитуда гармоник очень низкая, чтоб её осциллом увидеть Сейчас посмотрел анализатором спектра, THD т.е. отношение как у вас то же лучше на более высоком уровне, и по мере снижения последнего растет (на 25% слегка выше уровня шума) - может надо задавать амплитуду гармоник в среднему шуму? или "на глаз" штоб не торчали из под шума

положите у меня вашу софтину

все предложения к DVK_ я ж не автор ...

[DVK_]

положите у меня вашу софтину с описанием

Это же ваш сайт, я не знаю как туда класть. Если хотите - положите, последняя версия Zmeter-а находится у меня на сайте
http://deforg.free.fr/Download/Zmeter2.exe (надо бы переименовать, а то название неудачное...)
Описание к старой версии в doc файле из Zmeter.zip на http://deforg.free.fr/Zmeter.html
В новой версии

- Калибровка делается без полиномов, так как на некоторых картах относительная АФЧХ каналов плохо ими описывается, особенно на границах диапазона, поэтому

- Добавлен файл .cal в котором находится кал калибровка для всех рабочих частот в бинарном виде. Из .ini файла убраны полиномы. Если они остались от предыдущей версии, то они не используются.

- Добавлена возможность вручную задавать границы рабочего (калибровочного диапазона). Это нужно для того, чтобы:
1. Обрезать верхнюю и нижние границы, если там карта плохо работает. Это выясняется при калибровке в виде неустойчивого графика на этих частотах. В этом случае нужно
ограничить полосу рабочих частот и переделать калибровку.
2. Некоторые современные карты позволяют работать с реальным (неинтерполированным) самплингом > 48000. И АЧХ у них не ограничена 24 кГц. Я выяснил, например, что карта на рабочем компьютере имеет реальный самплинг 96 кГц и мне удалось проводить измерения с максимальной частотой в 45 кГц. Так что регулируемая верхняя граница позволяет это сделать.
Нижняя граница задаёт спектральное разрешение - шаг по частоте. Поэтому нежелательно залезать слишком вниз, так как это увеличивает количество рабочих частот и, соответственно, шум на каждой из них. Если, конечно, не ставится цель типа исследования АФЧХ кварцевого резонатора...

- Добавлена возможность компенсации паразитной входной ёмкости, которая шунтирует опорный резистор. Это проявляется при измерении больших сопротивлений с большим опорником, когда программа показывает индуктивность, которой у этого резистора быть не может. Она подбирается вручную, чтобы занулить кажущуюся "индуктивность". Компенсация паразитной межканальной ёмкости не сделана, хотя надо бы...

- Изменён алгоритм вычисления индуктивности/ёмкости. Теперь они вычисляются по методу наименьших квадратов, а не простым усреднением по всем частотам. В результате показания меньше дёргаются от шума.

Что ещё забыл?

[Борисыч44]

Что ещё забыл?

Добавлена вертикальная логарифмическая шкала для отображения |Z| , функция накопления до 30сек, зум то же надо документировать - полезная вещь

По поводу гармоник - когда они выше шума то в зависимости от точности попадения лепестком на гармонику меняется выходной сигнал (потому и выглядит как стоящая на месте "волна"), если гармоника под шумом, то и результат не меняется - добавляется постоянная ошибка.
Кстати, какое окно используете в фурье?

[DVK_]

Кстати, какое окно используете в фурье?

Не знаю... Оно само считается исходя из минимальной частоты, заданной в Setup, самплинга и должно быть равно 2 в степени N, где N целое число. Для 20 Гц и самплинга 48000 это 2048. Если самплинг 96000, при тех же 20 Гц, это 4096. При 10 Гц и 48000 это тоже будет 4096.

---------- Добавлено в 14:48 ---------- Предыдущее сообщение в 14:04 ----------

Выложил Zmeter-2 с описанием на сайт на старое место
http://deforg.free.fr/Zmeter.html

[Борисыч44]

я про оконную функцию Хэмминга, Ханнинга , Блэкмана или др

[DVK_]

Поискал в гугле, что это за зверь такой и сразу нашел, что

Оконная функция БПФ используется для подавления краевых эффектов разрывности реальных функций

У меня функция не реальная, а мной же самим сконструированная, что дает мне возможность избавится от разрывности на краях.
Функция строится на абсолютно таком же временном отрезке, что и БПФ, пусть и сдвинутом произвольным образом по фазе
из-за неодновременности запуска генератора и приёмника. Но в дальнейшем этот сдвиг сохраняется, что мне и даёт возможность усреднять по времени.
Синхронизация должна быть абсолютная (Async=0.000 !), так как и АЦП и ЦАП должны питаться от одного кварца, именно поэтому при калибровке пик основной гармоники, даже в случае логарифмической шкалы по Z, не имеет пьедестала. Если сдвиг плывёт, как в случае десинхронизации (Async неравен 0, у меня в описании даже картинка есть) при несовпадении частот самплингов линейного входа и выхода, то усреднение невозможно.