Was kann ein Experte in diesem Spektrum genau erkennen? Sind dort Modulation oder Nichtlinearitäten (anharmonische Resonanzen) vorhanden?
Ich bin kein Fachmann sondern nur Hobbyelektroniker und wäre dankbar für jede Hilfestellung.
FFT-Analyse. System nach Anregung mit scharfem Einzelimpuls.
Ich habe die entsprechenden Resonanzen die mir auffallen markiert.
1 Antwort
Du hast jedenfalls einige schärfere Resonanzen dabei.
Nichtlinearitäten sind hier alleine eher schlecht erkennbar. Vergleich die FFT mal mit Anregung durch einen Sweep und nicht durch einen Puls. Sofern dein System ein LTI System ist sollte es zu jeder Anregungsfrequenz auch nur eine Spitze am Ausgang geben. Wenns mehre Spitzen gibt hast du jedenfalls Nichtlinearitäten drinn die auch andere Frequenzen anregen.
Ja ein Sweep erzeugt Oberwellen. Wenn du aber die Frequenz hinreichend langsam durchlaufen lässt stören die das Spektrum nicht.
Je feiner die Trennschärfe sein soll desto langsamer lässt du den Sweep laufen.
Der Vorteil ist eben dass du sofort siehst ob das System linear ist oder irgendwo von sich aus Oberwellen erzeugt. Das verwendet man zB wenn man einen Verstärker durchtesten will, da sieht man dann recht schnell Oberwellen und kann zudem die Oberwellendämpfung bestimmen.
Ok, danke. Nur damit ich das jetzt nicht missverstehe mit Sweep meinen Sie das langsame durchlaufen einem Zirpen? Also eine Erregung ohne Impuls mit FM. Oder meinen Sie die Erregung mit Sinusförmigen Signal und langsamen Durchlauf am Spectrum Analyzer?
Zweiteres. Also du schickst einen Sinus einer Frequenz rein siehst dir das Spektrum an. Erhöst die Frequenz wieder und siehst dir das Spektrum an.
Aus dem Spektrum kannst du dann Verzerrungen sowie die Verstärkung ablesen.
Also stetige Erregung mit höher werdenden Frequenzen am SA. Schade da ich weder einen hochqualitativen Funktionsgenerator (digital) noch einen analogen SA habe.
Nicht am SA außer dein SA hat einen Frequenzgenerator drinnen.
Du hängst an den Eingang deines Systems einen Funktionsgenerator mit einem Sinus oder Cosinusoutput und am Ausgang den Spektrumanalyzer.
Dann gehst du das ganze durch. Ab der Uni machen wir das üblicherweise automatisch bzw gibts auch Sepktrumanalyzer die das direkt können, die müssen dazu eben einen Funktionsgenerator drinnen haben.
Nee, ich meinte dass ich dafür einen SA brauche und keine FFT vom Oszi. Denn die lässt sich bei mir nicht so fein durchstimmen wie der Sweep am SA. Mein Funktionsgenerator ist nicht sehr gut. Aber versuchen kann ich es ja mal trotzdem mit FFT und FG.
Ja machs mit dem Oszi und einem Funktionsgenerator das sollte vollkommen ausreichen für die grundlegende Analyse
Ich habe es jetzt mit dem Funktionsgenerator durchgesweept und bekomme im großen und Ganzen das gleiche Spektrum!
Dann sinds einzelne Resonazfrequenzen ohne nicht Linearitäten.
Könnte sein. Allerdings bin ich mir nicht sicher ob ich die Oberwellen auch sehen würde. Die Krümmung der Resonanzkurven ist z.T. so stark dass sie an einen Foldover erinnert. Das Rauschen auf meinem Oszi ist ziemlich stark.
Wenn du genügend Signalstärke rein gibst ja.
Wenn du zB mit einem Pegel von 20dB rein gehst und hinten kommt eine Oberwelle mit -30dB raus dann ist diese Oberwelle mit 50dB bedämpft und spielt vermutlich auch für deine Anwendung keine Rolle mehr auch wenn sie theoretisch da ist.
Um das rauschen zu minimieren kannst du das Oszi auch den Mittelwert mehrerer FFTs verwenden lassen.
„Wenn du zB mit einem Pegel von 20dB rein gehst und hinten kommt eine Oberwelle mit -30dB raus dann ist diese Oberwelle mit 50dB bedämpft und spielt vermutlich auch für deine Anwendung keine Rolle mehr auch wenn sie theoretisch da ist.“
Meinen Berechnungen zu Folge wären die Oberwellen (bei großer Bandbreite) vielleicht sogar im Bereich einiger weniger Femto- bis Attowatt.
„Um das rauschen zu minimieren kannst du das Oszi auch den Mittelwert mehrerer FFTs verwenden lassen.“
Wie geht das denn?
Meinen Berechnungen zu Folge wären die Oberwellen (bei großer Bandbreite) vielleicht sogar im Bereich einiger weniger Femto- bis Attowatt.
In dem Fall kannst du sie vermutlich für deine Anwendung als nicht existent annehmen. Die thermische Rauschleistungsdichte würde dir da ja schon drüber liegen.
Wie geht das denn?
Kommt aufs Oszi an bei den Agilent gibts ein Channel Menü wo du für den Math Channel eben eine Mittellung wählen kannst.
Ja, diese Option hat mein Oszilloskop leider nicht, daher kenne ich das auch nicht.
Es kann sein, dass sie in einem anderen Menü ist. Schau am besten in der Bedienungsanleitung nach, aber das unterstützen sehr viele Oszilloskope.
Ich habe oben noch Fotos hinzugefügt. Ich denke nicht dass die Mittelwertrechnung was bringt. Ich habe gestern gelesen dass lineare und nichtlineare Systeme ähnliche Ergebnisse bringen könnten. Besser wäre ein Modell/Versuchsaufbau bei dem ich die Impulsenergie graduell erhöhen kann um zu sehen wie die Resonanzkurve wächst.
Sieht Nichtlinear aus. Wenns linear ist kommt immer nur eine Frequenz raus wenn du das System mit einer harmonischen Funktion anregst sollte da nur ein Peak sein.
Ein nichtlineares System kann so zwar linear aussehen aber sobald es das Signal verzerrt hast du eben Oberwellen dabei und die kannst du detektieren.
Für andere Systeme kannst du natürlich auch den Versuch mit der Pulsenergie machen, aber es ist fraglich ob du dabei mehr sehen wirst.
Ja, wenn ich nur geringe Energie-Differenzen hinbekomme wird es schwierig. Sollte ich es aber schaffen große Unterschiede zu erzeugen könnte es klappen, auch wenn angeblich überhängende Resonanzen in FFT-Analysen oftmals untergehen sollen.
Das schon es ist nur fraglich ob dir das mehr Information bringt als du bereits hast.
Ja, doch! Ich kann dann eindeutig erkennen ob es sich um eine Nichtlinearität handelt. Denn ein Impuls erzeugt immer ein kontinuierliches Spektrum und regt jeden beliebigen Resonator zum schwingen an.
Ich meine damit dass du diese Information auch mit einem Sweep erkennen kannst. Wenn du mit deinen Messungen bereits alle Eigenschaften gefunden hast dann wird dir diese Messung keine neuen Erkenntnisse mehr bringen.
Selbst beim Sweep muss ich die Leistung steigern um das zu erkennen. Scheint leider doch nicht so einfach zu sein.
Naja wie gesagt es ist die Frage was dich bei deinem System interessiert.
Wenn du Pegel bis sagen wir mal 0dB messen kannst und sagst jegliche Pole mit 40dB oder mehr Dämpfung sind in deiner Anwendung egal, dann gehst du mit 40dB in den Sweep rein und du siehst diese.
Zudem musst eben wissen was deine maximale Amplitude sein wird. Jedes System wird nichtlinear wenn du es übersteuerst, da das im Betrieb aber nicht passieren soll interessiert das in der Systembetrachtung auch nicht, sofern das kein gültiger Betriebspunkt ist.
Also ich würde mal sagen du überlegst dir zuerst bis zu welchen Eingangspegeln dein System überhaupt betrieben werden soll und welche Signalpegel für deine Anwendung genug bedämpft sind.
Wenn wir zB ein Flugobjekt vermessen wollen, dann sehen wir uns auch das Objekt im Flug an und nicht die nichtlineare Eigenschaft, dass ab gewissen Kurvenbeschleunigungen die Flügel abbrechen.
Einen Sweep kann ich leider nicht erzeugen. Ich habe es mal mit einer (eher schlechten) Nachbildung auf Audacity probiert. Das dortige Spektrum sieht am ehesten dann so aus wenn auch FM drin ist. Könnte aber auch falsch sein da die FFT nicht besonders gut ist. Erzeugt ein Sweep nicht auch Oberwellen?