Calibración de DAQs

2

Estoy usando algunos DAQ de National Instruments para algunas mediciones, pero su calibración está ligeramente desactivada. Para solucionar este problema, espero tener en cuenta cualquier imperfección en las mediciones para poder eliminarlas.

El objetivo es encontrar la función de transferencia de una serie de redes pasivas. Cada componente de la red se ha medido, por lo que el modelo debe ajustarse a la medida casi exactamente.

Lo primero que he intentado es modelar la salida, especificada en > 10 G // 100p. Usando una resistencia conocida de 2 Meg, encontré un valor más preciso para la capacitancia a 75p.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esto redujo las diferencias que estaba encontrando en las altas frecuencias ya que la carga que estoy usando es de alrededor de 1 Meg.

También hay una diferencia de fase en las frecuencias altas. Intenté calibrarlo midiendo la relación de entrada / salida sin ningún circuito en el medio, y desviándolo de las mediciones.

Lamentablemente, todavía hay una discrepancia en las frecuencias bajas, que parece una capacitancia adicional en serie con el circuito. Esto se puede ver en mis resultados:

El gris marca el efecto de baja frecuencia desconocido, el naranja marca la sobrecompensación del problema de la fase. El eje de frecuencia es de 2 Hz a 20 kHz.

¿Qué otras cosas deben compensarse en un escenario de medición?

    
pregunta loudnoises

2 respuestas

3

1) Discrepancia de baja frecuencia

Cuando se producen FFT en MATLAB, es fundamental obtener el vector de frecuencia correcto. En mi ejemplo original había estado creando un vector de frecuencia usando:

f = linspace(1,fs,Ns)

donde fs es la frecuencia de muestreo y Ns es el número de muestras. Pensé que esto era correcto, ya que cuando se indexaba en MATLAB, siempre se encontraba en 1. Sin embargo, con una FFT, la primera bandeja es DC, es decir, 0 Hz. La discrepancia de baja frecuencia fue causada por un mal vector de frecuencia. Para cualquier persona que vea problemas similares, encontré que la mejor manera de crear este vector es con:

f = (0:Ns-1)*(fs/Ns)

2) Problemas en la fase de alta frecuencia

Después de una investigación adicional, encontré que el problema de la fase está relacionado con la frecuencia de muestreo. La ilustración de la fase frente a la frecuencia de muestreo mostró que al aumentar la frecuencia de muestreo, la precisión de la fase mejora.

Fig.1FasefrentealatasademuestreodelDAQNI6251conentradaconectadadirectamentealasalida

Elproblemaoriginalviounasobrecompensación,queahorasehareducidoyaquehayunproblemamenorquecompensar.

3)Capacitanciadeentrada

Comonotaalmargen,noheencontradoningunarazónparaunacapacitanciaenserieenningúnlugardelDAQcomoasumíporprimeravez,ysupongoquenohayuncondensadordecompensaciónenlaetapadeentrada(aunqueparecíaunaconclusiónlógicadadalapregunta).Paraaquellosinteresados,estoyincluyendounacapturadelafuncióndetransferenciade1Hz-20kHzdeunaresistenciadelaserie1Mentreentradaysalida,quemuestralosefectosdelacapacitanciadeentradaparalela.LuegolomodeléconunafuncióndetransferenciadecircuitoRCyajustélacurvausandounalgoritmodeoptimizaciónparaseleccionarlamejorcapacitancia.Laresistenciasemidióconunmultímetroconunaresoluciónde0.001yunaprecisiónde+-0.8%+3kohm,demaneraquedefineellímitedeprecisióndelacapacitanciamedida.

Fig. 2: Comparación entre las funciones de transferencia modeladas y medidas de una resistencia en serie de 1 Meg y la capacitancia de entrada no deseada. La medición se realizó en fs = 1 MHz para minimizar la inexactitud de la fase.

Hay un ajuste bastante bueno, lo que significa que la capacitancia se puede compensar en cualquier otra medida.

Gracias a Tony Stewart y Daniel Turizo por su ayuda para llegar a esta respuesta.

    
respondido por el loudnoises
2

Parece ser consciente de que la entrada de DAQ no es perfecta y se comporta como una función de transferencia en sí misma. Esto se debe a las capacidades muy pequeñas en los circuitos del DAQ, que se vuelven importantes a altas frecuencias. La compensación se usa normalmente para cancelar el efecto de la capacitancia del DAQ:

(Tomadode esta respuesta de Quora) . La idea es que el condensador adicional cancele el efecto del condensador del DAQ, dando una función de transferencia constante.

Sin embargo, a frecuencias muy bajas, algunos condensadores en serie pueden dominar el comportamiento del DAQ, arruinando la compensación e introduciendo el error.

Mi recomendación es usar dos compensaciones: una para bajas frecuencias y otra para altas frecuencias. Incluso una tercera compensación para las frecuencias medias puede ser necesaria. Espero que esto te ayude.

    
respondido por el Daniel Turizo

Lea otras preguntas en las etiquetas