Jste zde

Ako na meranie striedavých veličín IV - Crest factor

Eduard Kaluš, 17. Říjen 2008 - 7:48

Koeficient crest factor, po slovensky faktor výkyvu má význam analyzovať z dvoch hľadísk

Ako parameter signálu

Hovorí, aký je pomer medzi maximálnou a efektívnou hodnotou signálu, poukazuje na akúsi jeho dynamiku. Pri periodickom priebehu je výpočet jednoduchý. Niekedy sa faktor výkyvu udáva aj pri signáloch, ktoré majú "pokojný priebeh", ale občas sa v nich vyskytnú špičky, ktoré podstatne prevýšia bežné hodnoty. Takéto signály sa vyskytujú pri analýze mechanických častí strojov, v medicíne, akustike a pod.Najmenšia možná hodnota faktoru výkyvu je 1 - pre symetrický obdĺžnikový priebeh.

Ako parameter meracieho prístroja

Hovorí, koľkokrát smie byť maximálna hodnota meraného signálu väčšia ako efektívna hodnota bez toho, aby došlo k nesprávnemu spracovaniu signálu vo vnútri prístroja.

Každý merací prístroj musí signál pred samotným vyhodnotením upraviť. Ak je signál veľký, je potrebné ho zoslabiť (deličom). Ak je signál slabý, je potrebné ho zosilniť. Zosilňovače môžu spracovávať signál iba do určitej veľkosti, ktorá je daná konštrukciou zosilňovača, napájacím napätím a pod. To isté platí aj o samotnom meracom prevodníku. Ak meraný signál presiahne povolenú hodnotu (vo svojej veľkosti), dôjde k jeho obmedzeniu, orezaniu. Merací prevodník bude potom vyhodnocovať taký znehodnotený signál.

Vytvorme merací prístroj podľa obr.1. Ide o osciloskop vybavený multimetrom (zobrazenie na pravej strane).

Maximálna hodnota meraného signálu smie byť 2V (4 dieliky x 0,5V/dielik). Po túto hodnotu bude signál spracovaný bez orezania.

Vieme, že relatívna chyba údaja narastá so zmenšujúcou sa hodnotou údaja. Musíme preto stanoviť jeho minimálnu hodnotu, pri ktorej nebude prekročená prípustná chyba merania (to všetko je úlohou výrobcu prístroja). Nech je táto hodnota 0,5V. Potom je maximálny povolený faktor výkyvu pre náš prístroj 4.

obr. 1, faktor výkyvu je 1,42

Na obr. 2 je signál viditeľne orezaný. Stalo sa to preto, lebo sme do prístroja priviedli príliš veľký signál. Asi preto, lebo údaj efektívnej hodnoty bol "malý" a aby sme to "napravili", zmenili sme rozsah prístroja bez toho, aby sme vedeli, čo sa so signálom vo vnútri prístroja stane.

obr. 2

Pokračujme v našom príklade. Vieme, že musí byť menší ako 4 a menšia ako 2V. To sú prvky signálu, ktoré musíme rešpektovať.

Ak predpokladáme, že nejaké merané napätie má , potom efektívnu hodnotu smieme merať až do veľkosti údaja 2V. Ak je , ako v našom prípade, potom smieme merať efektívnu hodnotu až do veľkosti údaja 1,4V.

Na obr.2 ale vidieť, že prístroj ukazuje 2,14V, teda údaj je nezmyselný (správne je 2,72V).

Poznámka: Dobrou radou by bolo teraz prepnutie prístroja na vyšší rozsah. Údaj by teoreticky bol 2,7V. Faktor výkyvu teraz nespôsobí chybu (je predsa menší ako 4), ale narastie relatívna chyba údaja. Čo je prijateľnejšie?

Z podkladov firmy Fluke ponúkame obrázok, ktorý ukazuje veľkosť faktora výkyvu pri fázovej regulácii výkonu, napr. v obyčajných stmievačoch osvetlenia.

obr.3

Osciloskop je prístroj, kde je "všetko" vidieť. Čo pri používaní napr. voltmetra?

Praktické riešenie.

Majme striedavý True RMS voltmeter s rozsahom 299,9V a zadanou chybou merania. Povolený faktor výkyvu prístroja daný výrobcom je max. 3. Maximálna hodnota meraného signálu nesmie prekročiť 299,9V x 3 = 900V. To sú parametre, z ktorých je potrebné vychádzať.

Rozhodli sme sa merať napätie na regulátore výkonu s fázovým riadením, podobne ako na obr. 3. Ak chceme využiť celý rozsah regulátora predpokladáme, že max. faktor výkyvu priebehu je 5. Potom smieme merať až do veľkosti údaja

Ak dodržíme túto hodnotu, bude chyba merania (údaja) v súlade so špecifikáciou prístroja. Ak je hodnota 180V nepostačujúca, treba zmeniť rozsah prístroja.

Poznámka: Tieto vysvetlenia neberú do úvahy potrebný frekvenčný rozsah prístroja - deformované priebehy majú frekvenčné spektrum bohaté na vyššie frekvencie. Predpokladá sa dostatočný frekvenčný rozsah.