TTK4101 Instrumentering og måleteknikk

Unity gain bandwidth

Frekvensen der signalforsterkningen er 1 (krysser 0 i bodeplot)

Input offset voltage

Forskjellen i spenning på innganger for utgangsspenning lik 0

Divergens

Lyset vil spre seg utover over avstand

Halvleder

Materiale der de ytterste elektronenene er nesten frie til å bevege seg, altså lede strøm

Fotokonduktive sensorer

Lysfølsom motstand. Stråling gir endring i ledningsevnen til en halvleder ved å slå løs elektroner

Fotoelektriske sensorer

Diode med stor overflate, kan brukes begge retninger: fotodiode og fotovoltaisk

Fotodioder

Bruker en diode i motsatt retning. Rask, stråling lineært med utgangsspenning

Lastlinje

Linje som kommer fra motstanden som ligger i serie med dioden

Pyrometri

Bruke utstrålt energi til å indirekte måle temperatur

emissivitet

Forhold mellom utstrålt effekt og sort legeme i samme temp

reflektans

Forhold mellom innstrålt og tilbakereflektert effekt

Totalstrålingspyrometer

Ser på totalt utstrålt effekt fra et legeme

Tostrålepyrometer

Ser på to smale bølgelengdebånd

Enhetstrålepyrometer

Ser på et smalt bølgelengdebånd

Optisk pyrometri

Justerer temperatur til et referanseobjekt slik at det går i ett med bakgrunnen

Laser

Monokromatisk, koherent og liten divergens

Fotodetektor

Detekterer lys

Fototransistor

Fotonene virker som basestrømmen i transistoren og skrur den av/på

Linjekamera

Endimensjonalt syn

Stereo kamerasystem

To kameraer bruker vinkel til å lage 3D

Strukturert lys

Lys med mønster og kamera lager 3D

Gangtid

Tiden det tar fra lyset sendes ut til det returnerer

CCD

En matrise med piksler som lades opp, god bildekvalitet, treg, blooming

CMOS

Hver piksel har fotodiode, forsterker og kondensator, en rad overføres mens neste eksponeres. rask, nå: like god bildekvalitet, rolling shutter

Kalibrering av kamera

Tar mange bilder av objekt med kjent geometri og finner de beste parametrene

Aktuator

Mekanisk pådragsorgan

Relé

Bryter med svak styrestrøm gjennom spole

Pneumatiske pådragssignaler

Signaler med lufttrykk, gunstig ved eksplosjonsfare

Likestrømsmotor

feltmagnet og spole

Hydrauliske aktuatorer

Stempel, store strykk

Synkronmotor

rotor er permanentmagnet

Steppermotor

Motoren “steppes” rundt

Hurtigåpnende ventil

Ventil som åpner seg mest i starten

Lineær ventil

Q/Qmax=s/smax, gitt konstant trykkfall

Likeprosentlig ventil

mer lineær respons ved varierende trykkfall, Q=Qmin*R^x

Bruksområde til ventil

R=Qmax/Qmin

Dimensjonering av ventil

Q=Cv*sqrt(dp/SG)

Trippelpunktcelle

Brukes til kalibrering, holder likevekt mellom is, vann og damp

RTD

Motstand endres når temperaturen endres, dyr, lineære, trege, stort måleområde

Termistor

Halvleder NTC og PTC, ulineær, billig, rask, følsom, lite måleområde

Seebeckkoeffesienten

Materialkonstant som beskriver forholdet mellom tempforskjell og spennningsforskjell

Termopar

To ledninger mellom to temperaturer der spenningsforskjell kan brukes til å finne temperatur

Termosøyle

N identiske termopar for å N-doble følsomhet

Diffrensialkobling

To like termopar, motsatt polarlitet i serie. Finner forskjellen mellom to temperaturer, fjerner kaldpunkt

Selvoppvarming

Problem i tempmåling der strøm gir oppvarming og målefeil, kompromiss med robust mot målefeil

Momentmåling med strekklapper

liten, tåler mye, dyrt, elektrisk støy fra sleping, vanskelig med snurring

Kodeskive

Skive med hull som slipper gjennom lys med pulser

Spenning

Kraft per tversnitt areal (indre trykk)

Tøying(strekk)

Relativ forlengelse

Elastitetsmodul

Angir materialets stivhet/elastisitet som forhold mellom spenning og tøying

Gauge Factor

Strekklappers relative motstand per relativ lengdeendring

Reynoldstall

Re=rho*v*D/mu

Måleskive

Struper sammen strømningen og måler trykkfall for å finne volumstrøm, gir varig trykkfall

Venturi

Struper sammen, men midre varig trykkfall enn måleskive, lengre dyrere

Pitotrør

Rør med åpning motstrøms, finner trykkforskjell

Rotameter

Lodd inni beveger seg vertikalt med strømingshastigheten, rent mekanisk, billig, relativt stabilt, krever stabil strøm

Elektromagnetisk strømningsmåler

Utnytter Faradays og ledningsevne til medie, krever ledningsevne, måler turbulent og laminær bra, fungerer bra med mye partikler

Turbinmåler

En turbin i mediet, måler med hastigheten til turbinen, krever laminær og symmetrisk strømning, stor målefeil ved lav hastighet, lagrene har mye å si for nøyaktighet og levetid

Kompensasjonsprinsippet

Brukt i flere målemetoder, påfører kjent mengde av målevariablen for å få netto 0

Guard (skjerm)

Skjerm for å beskytte krets mot spredekapasitans

Sperrevæske

Væske som hindrer prosessmediet å komme i kontakt med trykkmåleren

Kaldpunkt

Referansetemperatur i termopar som enten må holdes på kjent temperatur eller måles med egen sensor

Hysterese

Måleverdien avhenger av om inngangssignalet er stigende eller synkende.

Liketaktsstøy (common mode)

Støy som påvirker signalkildene likt: fjernes med differnsialsignal

Systemnøyaktighet

Total nøyaktighet for et helt system

Målefeil

Forskjell mellom målt og faktisk fysisk størrelse

Nøyaktighet

Forventningsverdi til målefeil

Følsomhet

Forsterkning, utgangens respons på endret inngangssignal

Definisjonsusikkerhet

Usikkerhet relatert til ulike definisjoner av størrelser

Systematiske feil

Usikkerhet relatert til for eksempel feil med utstyr, bestemmer nøyaktighet

Tilfeldige feil

Stokastiske feilkilder, bestemmer repeterbarhet

Elevated zero

Teknikk der laveste nivå er mer enn null, muliggjør feildeteksjon og slipper ekstra strømkilde

Inngangs/utgangsimpedans

Impedansen i Thevnin-ekvivalenten til inngang/utgang

Enpolet signalkilde

Signaler er referert til signaljord, sparer ledninger

Topolede signalkilder

Signalet er potensialforskjell mellom to ledere, n signaler:2n+1 ledere

Balansert topolet signalmodell

Fordeler utgangsimpedansen på begge sider av kilde

Balansert modell med common-mode

Deler også kilde i to og plasserer støy mellom

Kompromiss på lastmotstand ved spenningssignal

Beholde nyttesignal vil ha stor last, hindre støy vil ha liten last

Sløyfedrevet transmitter

Det flyter alltid minst 4mA i sløyfen og transmitteren kan dermed bruke denne strømmen, slipper separat strømforsyning

Signaltilpasning

Gjøre målesignalet bedre egnet

Halvbro

Tar ut signalet mellom en fast og en varierende motstand, enkel, ulineær, stor offset

Wheatstone-bro (helbro)

To halvbroer og tar det differensielle signalet mellom disse, fjerner støy, signalet varierer rundt 0 V

Trelederkobling i helbro

Kobler den tilsvarende motstanden med lange ledninger slik at støy og linjemotstand påvirker den likt som måleelementet

Vekselstrømbroer

Kan brukes til å måle komplekse impedanser, amplitudemodulert brospenning

Vanligste grunnleggende måleprinsipper

Lys, resistans, magnetfelt, kapasitans

Virtuell jord

Ikke faktisk koblet til jord, men holder seg der pga feks opamp

Common mode rejection ratio

Angir hvor mye av cm-støy som undertrykkes ift nyttesignal: A/A_cm

Modulerende signal

Tidsvarierende nyttesignal

Bærebølge

Hurtigvarierende periodisk signal

Bærefrekvens

Bærebølgens frekvens

Modulasjon

Variere en egenskap hos bærebølgen som funksjon av det modulerende signalet

Modulert signal

En modulert bærebølge som inneholder informasjon fra det modulerende signalet

Demodulasjon

Gjenvinne det modulerende signalet fra det modulerte

Pulsbredde-signal

Modulert signal der duty cycle, altså på-tid i hver svitsjeperiode er informasjonsbærende

Amplitudemodulasjon

Modulerende signal bestemmer amplituden til bærebølgen

AM undertrykt bærebølge

Multipliserer bærebølgen med nyttesignalet

AM med bærebølge

Multipliserer og adderer bærebølgen skalert med faktor A med modulert signal, bærebølgens frekvens blir med i signalet

Spredekapasitans

Uønsket kapasitans mellom leder og omgivelser

Ladningsforsterker med AM-utgang

Inverterende opamp med kondensatorer istedenfor, AM signal, A=Cx/Cf

Hallelement

Magnetfeltet skaper kraft på ladning i bevegelse: spenningsforskjell som kan måles, enkelt billig, usensitivt i feil retning