Jump to content

    
Sign in to follow this  
Муравей

Характеристики анализаторов сигналов вибрации

Recommended Posts

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.

image.thumb.png.b001af816476e7f00651870c3bbcf3a3.png

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.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.):

LMS_Scadas_1.png.02c066df6bee4b9a73158ec96fb6f49a.png

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.

Edited by Самурай

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

"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).

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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).

image.thumb.png.d1ed5e3ee99eb2ceef22bba0681c5d84.png

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this