Phasenabweichung & Frequenzbestimmung von 2 Signale

Question

Mein System wird 2 Signale aufnehmen: die Kraft(N) und die Geschwindigkeit(m/s) für unterschiedliche Frequenzen, die von DIAdem 9.0 eingestellt werden, zwischen 5 und 150 Hz. Für jede Frequenz werden Messungen und Aufnahmen durchgeführt. Die signale sind annährungsweise als SINUS anzusehen. - 1) Wie kann ich die FREQUENZ der beide Signal messen, um die Einstellung der Steuerung zu kontrollieren ? Müssen für jede Messung (z.B. für jedes 1 Hz) eine FFT durchgeführt und gespeichert werden, und wie ? - 2) Wie kann ich die Phasenverschiebung zwischen Kraft und Geschwindigkeit bestimmen und auswerten ? - 3) Wie kann ich die Messung der unterschiedliche Phasenverschiebungen für die 145 Messungen (150-5 Hz) Automatisieren ? - 4) Wäre eine stetige (kontinuirlische) Messungen der Phasenverschiebung in Abhängigkeit der Frequenz möglich ? Vielen Dank, und MFG aus Hessen. Der Jungingenieur aus Frankreich.
Jean-Pierre, Junior Engineer Germany

Answer 1

Wenn ich Sie richtig verstanden habe, so lesen Sie zwei analoge Spannungen mit einer bestimmen Abtastrate (welcher ?) über Ihre Datenerfassungkarte ein.
"Die Signale sind annährungsweise als SINUS anzusehen. - 1) Wie kann ich die FREQUENZ der beiden Signal messen, um die Einstellung der Steuerung zu kontrollieren ? Müssen für jede Messung (z.B. für jedes 1 Hz) eine FFT durchgeführt und gespeichert werden, und wie ?"
-> Wenn Sie 100%ig wissen, dass es sich bei Ihrem Signal um ein Sinus handelt, so können Sie einerseits eine FFT (in Diadem -> Analysis -> Signalanalyse -> FFT) über Ihr Signal laufen lassen, oder Sie bestimmen programmatisch den Nulldurchgang der Sinusfunktion. Für die letzte Möglichkeit wäre es von Vorteil, dass das vorgegebene Signal bestimmter Frequenz für mehrere Perioden vorliegt. Sie können durch den zeitlichen Zeitabstand der Nulldurchgänge so einen Rückschluss auf Ihre Frequenz ziehen. Beachten Sie bitte, da es sich um ein Sinus Signal handelt, eventuell eine Richtungserkennung (Nulldurchgang von - auf + oder von + auf -) zu implementieren oder einfach die berechnete Frequenz zwischen zwei Nulldurchgängen ohne Richtungserkennung zu halbieren.
"2) Wie kann ich die Phasenverschiebung zwischen Kraft und Geschwindigkeit bestimmen und auswerten ? - 3) Wie kann ich die Messung der unterschiedliche Phasenverschiebungen für die 145 Messungen (150-5 Hz) Automatisieren ? - 4) Wäre eine stetige (kontinuirlische) Messungen der Phasenverschiebung in Abhängigkeit der Frequenz möglich ?"
-> Sie können die Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen z.B. mit einem Referenzpunkt bestimmen. Wenn Sie beispielsweise die Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen mit einem Oszilloskop bestimmen möchten, so setzen Sie je einen Cursor z.B. bei den Nulldurchgängen (von - nach +) auf den entsprechenden Sinus und können dadurch, durch den zeitlichen Versatz auf die Phasenverschiebung Rückschluss ziehen. Schwierig wird es, wenn Sie einen Phasensprung zwischen Ihren beiden Signalen bekommen (d.h. ein Vielfaches von 360°). Diesen Phasensprung müssen Sie programmatisch bestimmen.
Leider weiss ich nicht genau, welche Hardware Sie in welcher Diadem Version einsetzen und auch nicht welche Signalpegel Sie bei Ihren analog Inputs erwarten ? mV ? V ?
Eine weitere Möglichkeit, sich die Phasenverschiebung zwischen Referenz- und Eingangssignal berechnen zu lassen, ist der Einsatz eines Lock in Verstärkers. Allerdings wird dieser meistens bei kleinen Eingangsspannungen eingesetzt (nv...mV). Die vom Gerät ermittelte Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen kann dann beispielsweise über die serielle oder die GPIB Schnittstelle abgefragt werden. Diese Alternative ist mit weiteren Kosten verbunden.
Um Ihre Abläufe automatisiert ablaufen lassen zu können, können Sie sich ein DAQ Schaltplan in Diadem erstellen, , dass die Ausgabefrequenz mit entsprechender Amplitude steuert und auswertet.
Mit freundlichen Grüßen