GENLİK VE FAZ SPEKTRUM VI’NIN KULLANIMI

GENLİK VE FAZ SPEKTRUM VI’NIN KULLANIMI

Bu bölümde , amaç , bir işaretin genlik ve faz spektrumunu hesaplamaktır.

Ön Panel

1.Examples\analysis\measure\measxmp1.11b’de bulunan Genlik Spektrum Örneği VI’yı açın . İşaret , ek beyaz gürültülü bir multi fonksiyon generatörünü temsil eden eden Basit Fonksiyon Generatör VI tarafından üretilir.

Blok Diyagramı

2.Blok diyagramı açın ve inceleyin.

Genlik ve faz spektrum VI , bir zaman domeni işaretinin genlik spektrum ve faz spektrumunu hesaplar.Bu VI’ye bağlantılar aşağıda incelenmiştir.

3.VI’yı çalıştırın.

4.Simüle edilmiş frekans ve dalga şekli tipi ve işaretin genlik ve gürültü seviyeleri de değiştirilebilsin diye Genlik Spektrum örneğini , açık ön panel Basit Fonksiyon Generatörü ile çalıştırın.Genlik spektrumundaki değişiklikleri gözönüne alın.

Bir Sistemin Frekans Cevabının Hesaplanması

Kendine özgü işaretlerin frekans miktarının ölçümü , yalnız başına yararlıdır , ama sistemlerin frekans cevabı , elektriksel bileşenlerin empedansından ,dinamik yapıların doğal titreşim frekansı analizine kadar bütün devre çeşitlerinin davranışının analiz edilmesinde yaygın olarak kullanılır.Frekans cevabı , bir devrenin verilen bir girişe nasıl cevap vereceğini tanımlar.

SPEKTRUM ANALİZİ VE ÖLÇÜMÜ

SPEKTRUM ANALİZİ VE ÖLÇÜMÜ

Bu bölüm , genlik ve faz spektrumunun nasıl belirlendiği , bir spektrum analizörünün nasıl geliştirileceği , ve işaretlerin toplam harmonik bozulumlarının (THD) nasıl belirleneceği hakkında bilgi verir.Ölçü sanal enstrumanlarının (VIs) nasıl kullanıldığına dair örnekler için examples\analysis\measure\measxmp1.11b ‘ye bakınız.

Değişkenelektriksel işaretler , zamanın ve frekansın bir fonksiyonudur.Bu nedenle , elektriksel işaretlerin zaman ve frekans düzlemindeki analizleri yapılmalıdır.Frekans düzleminde yapılan analize spektrum analizi denir. Spektrum analizinde herhangi bir işareti oluşturan değişik frekanslara ait işaretlerin enerji seviyeleri belirtilir.Bu analiz ile elektrik ve mekanik sistemlerin testine yarayan , elektriksel ve fiziksel bilgiler elde edilir.

ÖLÇÜ SANAL ENSTRUMANLARINA GİRİŞ

Birkaç ölçü sanal enstrumanları , genlik faz spektrumu , işaret güç spektrumu devre transfer fonksiyonu ve bu gibi zaman domeninden frekans domeni dönüşümlerini geeçekleştirir.Diğer ölçü sanal enstrumanlar , ölçekli zaman domeni pencerelemesi ve güç ve frekans tahmini gibi fonksiyonları yerine getiren sanal enstrumanlarla birbirini etkiler.

Ölçü sanal enstrumanları aşağıdaki uygulamalarda kullanılır:

· Spektrum analizi uygulamalarında

- Genlik ve faz spektrumu

- Güç spektrumu

- Ölçekli zaman domeni penceresi

- Güç ve frekans tahmini

- Harmonik analiz ve toplam harmonik bozulumu (THD) ölçümleri

· Devre ve dual kanal analiz uygulamaları

- İmpals cevap fonksiyonu

- Devre fonksiyonları

- Karşılıklı güç spektrumu

Fourier analizörlerinde , dijital işaret işleme teknikleri kullanılarak ölçmeler yapılmaktadır.Bunlarla çok küçük işaretler ölçülebildiği gibi , gürültülü işaretler de ölçülebilmektedir.Ayrıca iki veya daha fazla işaret arasındaki ortak özellikler de Fourier analizörleri ile belirlenebilir.

Fourier analizörlerinde , ayrık Fourier transformu (discrete fourier transform : DFT) ile hesaplama yapılır . Mikroişlemciler ile yapılan hesaplamalarda hızlı Fourier transformu (fast fourier transform : FFT) algoritmasından yararlanılır.

DFT , FFT , ve güç spektrumu , durağan ve geçici hal işaretlerinin frekans miktarının ölçümünde yararlıdır.FFT , işaretin elde edildiği bütün zaman süresince işaretin ortalama frekans miktarını sağlar.Bu nedenle , FFT daha çok durağan işaret analizleri için kullanılır (İşaretin elde edildiği zaman süresince işaret frekans miktarı belirgin olarak değişmiyorsa) , veya her frekans hattında sadece ortalama enerji isteniyorsa.Ölçü problemlerinin büyük bir kısmı bu kategoridedir.İşaretin elde edilmesi süresince değişen frekans bilgisi ölçümü için , ortak zaman-frekans analiz sanal enstrumanı ( Gabor Spektrogramı gibi) kullanılır .

Ölçü sanal enstrumanları , işaret işleme sanal enstrumanları (VIs) üzerine kurulmuştur ve geleneksel ,tezgahüstü frekans analiz enstrumanlarının davranışını modelleyen aşağıdaki karakteristiklere sahiptir .

· Uygulamada , zaman domeni işaret girişi varsayılmıştır.

· Çıkışlar , ölçekli , uygun birimlerde , yaklaşık grafikleme için hazır büyüklük ve fazdır.

· DC ‘den Örnekleme Frekansı/2 ‘ye tek taraflı spektrumlar.

· Uygun X ekseni birimiyle (Hz) grafikleme için örnekleme frekansından frekans ara dönüşümüne.

· Kullanılan pencere için düzeltmeler , uygun olduğunda uygulanılır.

· Her pencere , genlik doğruluk sınırları içinde aynı pik spektrum genlik sonucu versin diye pencereler ölçeklenmiştir.

· Güç ve genlik spektrumlarını , V²/Hz , V/ve bu gibi desibel ,spektral yoğunluk birimlerini de içeren çeşitli birim biçimlerinde değerlendirir.

Genelde , aşağıda gösterildiği gibi , ölçü sanal enstrumanları, data toplama ölçü sanal enstrumanları çıkışına ve grafiğe eksen grubundan bağlanabilir.

Ölçü örnekleri aşğıdakileri içerir:

· Genlik Spektrum Örneği

· Simüle Dinamik İşaret Analiz Örneği

· Toplam Harmonik Bozulumu (THD) Örneği

National Instruments donanımı ile aşağıdaki örnekler kullanılabilir:

· Basit Spektrum Analizörü ve Spektrum Analizörü: Her ikisi de herhangi bir analog giriş donanımı ile (kaliteli ölçümler için dinamik işaret toplama donanımı kullanılır) çalışır.

· Dinamik İşaret Analizörü ve Devre Analizörü : Her ikisi de dinamik işaret toplama (DSA) donanımı ile çalışır.

SPEKTRUM ANALİZİ

SPEKTRUM ANALİZİ

Bir İşaretin Genlik ve Faz Spektrumunun Hesaplanması

Birçok uygulamada , bir işaretin frekans miktarını bilmek ,işareti üreten sistemi kavramayı sağlar.Seslerin frekans miktarını analiz etmek,enstrumanları kalibre etmek , gürültü miktarını ve makine parçaları tarafından üretilen titreşimleri tahmin etmekle elde edilen bilgi kullanılabilir.Bir sonraki konu bir işaretin genlik ve fazının ölçümü için Genlik ve Faz Spektrum Sanal Enstrumanı’nın nasıl kullanılacağı hakkında bilgi verir.

Spektrum Analizörü

Spektrum analizöründe harmoniklerin genlik ve enerjileri hakkında bilgi edinilir ve CRT (osiloskobun katot ışınlı tübü) ekranında bir grafik görüntü elde edilebilir.Spektrum analizörü sınırları ,filtre sayısına ve filtrelerin bant genişliklerine bağlıdır.Ses frekans uygulamalarında kullanılan bir analizörde yaklaşık 32 filtre bulunur.Spektrum analizöründe ,temel ve 2. harmoniklerin genlikleri elde edilir.