[Муравей 0]

Здравствуйте.

У меня возникла путаница с характеристиками анализаторов сигналов вибрации. Смотрю на признанных лидеров в этой отрасли Bruel & Kjaer , Siemens и вижу цифры по динамическому диапазону 140, 150, 160 (!) дБ.

В тоже время смотрю современные АЦП у так же признанных производителей (AD, TI) и понимаю, что выше 130 дБ не найти. Лучшие аудио АЦП дают чуть больше 120 дБ.

Это как так получается? Какие-то разные методики измерений? "Правильная" математическая обработка по удалению спуров или просто маркетинг?

Попробовал заглянуть в описание типа из гос. реестра на LMS-Scadas модули - там никаких подобных цифр нет. 

Накопал по  Bruel & Kjaer такое примечание, что они свои 160 дБ имеют с оговоркой: "Динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих, определяется как отношение среднеквадратического значения уровня сигнала полной шкалы к наибольшему уровню паразитной составляющей спектра, не являющейся гармоникой". Т.е. эти ребята просто считают спектр с очень большим усреднением и очень малым разрешением и не учитывают гармоники? В этом фокус?

Кто-нибудь разбирал подобные устройства, типа Siemens LMS Scadas или анализаторы Bruel & Kjaer? Какие там АЦП используются? В чём магия цифр?

Ещё забавно что у двух разных производителей частота сэмплирования одинаковая и не круглая - 204,8 кГц. Что это , стандарт какой-то или просто так получилось?

Заранее спасибо за ответы.

 

[Муравей 0]

По частоте сэмплирования 204,8 кГц прояснилось, наверное чтобы делать БПФ с целым разрешением по частоте.

[Самурай 12]

22.12.2020 в 11:11, Муравей сказал:

Это как так получается? Какие-то разные методики измерений? "Правильная" математическая обработка по удалению спуров или просто маркетинг?

С вероятностью 113.7% это именно маркетинг:))) Опять же, смотреть лучше оригинал, а не перевод, сделанный уже нашими продаванами:) А в оригинале так (22 стр.):

Т.е. -150дБ проходят как некий "Spurious free floor", термин крайне загадочный, гуглом идентифицируемый исключительно только в контексте именно анализаторов сигналов вибраций:) Можно предположить, что это самый обычный "Noise Floor", только чуть более вычурно переиначенный:))) 

 

Собственно, уровень нелинейный искажений как раз и подсказывает, что никакого чуда не произошло и никто спуры никакими хитрыми алгоритмами давить и не собирался:)

 

22.12.2020 в 11:11, Муравей сказал:

Ещё забавно что у двух разных производителей частота сэмплирования одинаковая и не круглая - 204,8 кГц. Что это , стандарт какой-то или просто так получилось?

Скорее всего тут смысл в получении частоты дискретизации, кратной 50Гц, т.е. 204.8кГц = 50Гц х 4096.

Изменено 23 декабря, 2020 пользователем Самурай

[iDiode 0]

А если перед АЦП поставить усилитель-ослабитель? Signal preconditioner? Тогда требования к АЦП станут гораздо умереннее. Полагаю так :)

[byRAM 24]

23.12.2020 в 18:12, Самурай сказал:

Т.е. -150дБ проходят как некий "Spurious free floor", термин крайне загадочный, гуглом идентифицируемый исключительно только в контексте именно анализаторов сигналов вибраций:) Можно предположить, что это самый обычный "Noise Floor", только чуть более вычурно переиначенный:))) 

Я так понял, что это характеристика генератора тактовой частоты, а не АЦП. А динамический диапазон измерения АЦП можно расширить косвенными методами.

[Муравей 0]

Понятно, что за счёт переключения коэффиентов усиления можно расширить динамический диапазон, но не думаю, что здесь об этом речь. Тогда бы были перечислены коэффициенты усиления. 

[gridinp 2]

разрешение определяется сигма-дельта модулятором, остальное получаете малошумящими усилителями, цифровой очисткой от шума путём сужения полосы в цифре

[sysel 0]

"магия" описана тут, ключевая фраза "динамический диапазон 150 дБ, чтобы не задавать параметр диапазона". В приборах сделано 2 АЦП на которые поступает сигнал с разными коэффициентами усиления, затем для проведения измерений используются отсчеты сигнала с того АЦП, на котором не было оверренжа.

По железу: изучали анализатор CoCo-80 (crystal instruments), на каждом измерительном канале стоит 2 шт АЦП ADS1271. Динамический диапазон (в классическом понимании одновременного измерения большого и малого сигнала) при анализе сигнала не лучше, чем в даташите на АЦП-шку. При уменьшении амплитуды входного сигнала (порядка 300мВ, если правильно помню) происходит автоматическое переключение на данные второй АЦП-шки, что видно по скачкообразному снижению уровня шума в спектре.

Честные цифры (без маркетинговой шелухи) динамического диапазона современного железа можно посмотреть тут. Эти ребята используют АЦП AKM AK5394AVS, без "магии" (т.е. на 8-канальной плате PXIe-4492 установлено 4 микросхемы АЦП).

[sysel 0]

В догонку описание технологии "Dyn-X" от Bruel & Kjaer : https://www.bksv.com/media/doc/bv0058.pdf

Суть та же: если амплитуда входного сигнала выше некого порога, анализируем его по каналу АЦП с усилением 0dB, если ниже - анализируем по каналу второй АЦП с усилением (аналоговым) +30dB.

Какие АЦПшки используются у Bruel & Kjaer не знаю.

 

[Муравей 0]

Про Dyn-X интересно. Как они переходят от потока данных с одного АЦП к другому? В усилителях, как бы хорошо они не были откалиброваны, всегда есть погрешность КУ. Хотя, если не нужен сырой сигнал во временной области, этих "ступенек" наверное и не заметишь на спектре.

[sysel 0]

13 hours ago, Муравей said:

Как они переходят от потока данных с одного АЦП к другому? В усилителях, как бы хорошо они не были откалиброваны, всегда есть погрешность КУ.

См. патент, предполагаю, что Dyn-X реализован аналогичным образом. Если бы всё гладко и красиво сращивалось во временной области без "ступенек", уже бы выпустили подобные решения в одном чипе.

[Ruslan1 12]

On 12/23/2020 at 4:12 PM, Самурай said:

Т.е. -150дБ проходят как некий "Spurious free floor", термин крайне загадочный, гуглом идентифицируемый исключительно только в контексте именно анализаторов сигналов вибраций:) Можно предположить, что это самый обычный "Noise Floor", только чуть более вычурно переиначенный:))) 

 

Тоже подозреваю что это и есть какой-то "Noise Floor", цифры похожи на NLNM (New Low Noise Model) по Петерсону, используемые USGS.  На эту модель равняются, когда смотрят диджитайзеры для сейсмики.

(ниже картинка с реальными шумами из одного старого доклада USGS).