Jak opracować pomiary komputerwe:

Opracowanie danych pomiarowych
Filip Kutt
1. Wstępne opracowanie danych
Plik z danymi pomiarowymi zapisany w formacie tekstowym:
Nr
1
2
t`s
0.000000
0.000010
Ch 00`V
0.218136
0.217975
Ch 01`V
4.742082
4.759154
Ch 02`V
-0.324544
-0.122512
Ch 03`V
1.135839
0.787694
Ch 04`V
0.009443
0.012986
lub w formacie:
s
-1.25 s
Volts
s
-20.0m V -1.25 s
Volts
1.32 V
s
-1.25 s
Volts
260m V
s
-1.25 s
Volts
19.6 V
Plik należy wczytać do programu pozwalającego na analizę danych pomiarowych (przykład dla
programu MS Excel). Wartości z częściami dziesiętnymi oddzielonymi kropkami należy zamienić na
przecinki. Wszelkie symbole z kolumnach z liczbami należy usunąć („s”, „V”). Symbol „m” oznaczający
10-3 należy zamienić na „E-3” w celu zamiany zawartości komórki na liczbę.
Poniżej przykład wstępnie opracowanych danych.
Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Program NewDAQ wersja 1,0
Data rejestracji:
Karta Pomiarowa:
Liczba kanałów analogowych:
Liczba kanałów liczników:
Liczba kanałów cyfrowych:
Liczba próbek w jednym kanale:
Czestotliwosc probkowania:
2012-10-12 10:01
USB-6251 /Dev1
4
0
0
5000
100000
Nr
1
2
3
t`s
0
0,00001
0,00002
Ch 00`V
-1,474265
-1,463476
-1,434008
Ch 01`V
-5,398736
-5,389073
-5,390361
Ch 02`V
0,110891
0,1249
0,13424
Ch 03`V
0,04658
0,037561
0,030152
2. Skalowanie danych
Wartości w kolumnach należy przeliczyć na rzeczywiste wartość prądów, napięć i prędkości
obrotowych. W tym celu niezbędne są pomiary rzeczywistych wartość w stanie ustalonym, oraz
wyznaczenie wartości skutecznych zrejestrowanych przebiegów w stanie ustalonym. W programie
MS Excel wartość skuteczną można wyliczyć według wzoru na średnią kwadratową:
∑
√
gdzie jest liczbą próbek użytych do wyznaczenia wartości skutecznej, to kolejne wartości próbek.
W celu wyznaczenia wartości skutecznej należy określić przedział próbek równy wielokrotności
okresu sygnału analizowanego:
8
T=0,02[s]
6
4
2
0
-2
-4
-6
0
0,005
0,01
0,015
Ch 00`V
0,02
0,025
0,03
Ch 01`V
Następnie korzystając z formuły w programie MS Excel:
=(PIERWIASTEK(SUMA.KWADRATÓW(T13:T5012)/ILE.LICZB(T13:T5012)))
należy wyznaczyć wartość skuteczną zarejestrowanego pomiaru. Znając rzeczywistą wartość (prądu
napięcia lub prędkości obrotowej) możemy wyznaczyć współczynnik skali pozwalający przeliczyć
wartości zarejestrowanych komputerowo pomiarów:
Korzystając z wyliczonej wartości
wartość:
przeliczam kolumny pomiarów otrzymując rzeczywiste
15
400
T=0,02[s]
I_sieć[A]
U_sieć[V]
300
10
200
5
100
0
0
-100
-5
-200
-10
-300
-15
-400
0
0,005
0,01
0,015
I_sieć[A]
0,02
0,025
0,03
U_sieć[V]
Gdzie lewa oś pionowa jest wyskalowana w rzeczywistych wartościach prądu pobieranego z sieci
natomiast prawa oś pionowa w rzeczywistych wartość napięcia sieci. Powyższe rysunki przedstawiają
przebiegi czasowa Y(X), gdzie X to czas rejestracji natomiast Y to poszczególne punkty rejestracji:
3. Średnia ruchoma
Przebieg czasowe maszyn zasilanych z przekształtników energoelektronicznych poprzez modulacje
szerokości impulsów często są nieczytelne i nie nadają się do analizy. W celu ich analizy i opisu należy
wykonać uśrednianie ruchome:
200
150
100
50
0
0
0,00002
0,00004
0,00006
0,00008
U_sil[V]
0,0001
0,00012
0,00014
0,00016
U_sil[V]
Rysunek powyżej przedstawia rzeczywistą wartość pomiaru (linia przerywana) oraz wartość
uśrednioną za okres 0,16[ms]. Średnia jest liczona w programie Excel:
=ŚREDNIA(Y13:Y29)
Średnia ta przesuwa się razem z punktami pomiaru. Poniżej przykład przebiegu opracowanego z
zastosowanie średniej ruchomej:
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
0
0,0025 0,005 0,0075
0,01
0,0125 0,015 0,0175
U_sil[V]
0,02
0,0225 0,025 0,0275
0,03
U_sil[V]
Przebieg szary – wartość rzeczywista, przebieg czarny pogrubiony wartość uśredniona. Jak widać
dopiero opracowanie pomiary pozwoliło określić zamierzony kształt napięcia przewodowego
zasilanie maszyny bezszczotkowej z magnesami trwałymi.