Ich will ein Projekt basteln, bei dem ich die Resonanzfrequenz eines lose gekoppelten Parallelschwingkreises feststellen will. Der Amplitudengang wird mit einem AD-Wandler aufgenommen wobei die Frequenz in gewissen Schritten erhöht wird. Dazu bilde ich dann nach Aufnahme des Amplitudenganges numerisch die erste Ableitung (indem ich die Differenzen berechne). Dann suche ich die Nullstelle (da ja beim Maximum die erste Ableitung Null ist). Dazu habe ich folgende Fragen: 1. Der berechnete Wert der Steigung ist doch dem Frequenzwert zwischen den tatsächlich eingestellten Frequenzen zuzuorden, oder? 2. Wegen der AD-Wandler-Fehler kann es doch sein, das mehrere kleine Maxima nahe dem eigentlichen Maximum auftreten. Ich denke an eine Mittelwertbildung aus jeweils zwei Werten. Dieser ist dann doch wieder den Stützstellen zuzuorden, oder? Kann man den Fehler irgendwie quantifizieren um die Anzahl der Werte für die Mittelwertbildung abzuschätzen? 3. Gibt es noch andere Wege die möglichen mehrfachen Maxima herauszufiltern? 4. Wie wirkt sich allgemein die Wobbelgeschwindigkeit aus? Verschiebt sich dann die (so ungefährt glockenförmige) Kurve insgesamt oder wird sie sozusagen "windschief"? Ich habe mal bei google geguckt und finde leider nichts richtiges, insbesondere zur 3. und 4. Frage.
Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermittel
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
Willst du einen Grid-Dipper bauen?
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
Das mit dem Ableiten halte ich nicht für optimal. Du hast ja zunächst eine Wechselspannung, von der Dich aber nur die Amplitude interessiert, jetzt willst Du gleichzeitig eine eingehende Wechselspannung in der Frequenz ändern. Du müsstest ja erstmal die Maxima der Messspannung finden. Dann hat die Ableitung das Problem, daß sie messfehler verstärkt, insbesondere hochfrequente störungen führen zu unglaublichen ausschlägen. Ich würde sowas tun: 1.messspannung gleichrichten 2.tiefpass vor den a/d wandler so daß zeitkonstante mehrere perioden 3.gesamten bereich abfahren, werte merken 4.binning, also frequenzbereich z.B. in 10 Teile teilen, für jeden teil den Mittelwert ausrechnen 5. den bereich mit höchstem mittelwert, sowie die beiden angrenzenden als neue frequenzgrenzen nehmen 6. weiter bei 3
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
@ Hans Mayer >Das mit dem Ableiten halte ich nicht für optimal. >Du hast ja zunächst eine Wechselspannung, von der Dich aber nur die >Amplitude interessiert, jetzt willst Du gleichzeitig eine eingehende >Wechselspannung in der Frequenz ändern. Nein. Ich habe nicht die Wechselspannung. Sondern wirklich den Amplitudengang (Siehe unten). >Du müsstest ja erstmal die Maxima der Messspannung finden. Wieso? Die Messspannung ist (zumindest in ausreichendem Maße) konstant. >Dann hat die Ableitung das Problem, daß sie messfehler verstärkt, >insbesondere hochfrequente störungen führen zu unglaublichen >ausschlägen. Warum ist das so? Referenz? >Ich würde sowas tun: >1.messspannung gleichrichten >2.tiefpass vor den a/d wandler so daß zeitkonstante mehrere perioden >3.gesamten bereich abfahren, werte merken So mache ich das. Genau. Das ergibt den Amplitudengang. >4.binning, also frequenzbereich z.B. in 10 Teile teilen, für jeden teil >den Mittelwert ausrechnen Warum nicht jeweils den Mittelwert zwischen den Stützpunkten. Das wäre doch feiner in der Frequenzauflösung. Darauf bezog sich meine Frage 1. >5. den bereich mit höchstem mittelwert, sowie die beiden angrenzenden >als neue frequenzgrenzen nehmen >6. weiter bei 3 Heisst das, Du gehst davon aus, das die Schrittweite veränderbar ist? Soll das dann eine feinere Frequenzauflösung geben? Sonst würde das ja nichts neues ergeben. Jedenfalls ist die Schrittweite konstant.
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
Was mir eine Rolle zu spielen scheint, ist das an der flachen Stelle des Amplitudenganges, also der Resonanzfrequenz die Fehler der AD-Wandlung evtl. mehrere Maxima um das eigentliche Maximum herum ergeben können.
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
Evtl. könnte ich ja ein kubisches Spline benutzen. Was haltet Ihr davon?
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
Ich würd das ganze über die Methode der kleinsten Fehlerquadrate (messwerte hast du ja sicher genug) auf einer Wellenfunktion lösen. Je nach Auflösung halt mehr oder weniger Schritte in dem Gauss-Seidel (Einzelschritt) Verfahren nutzen. Eventuell kann man die Last (Anzahl der Iterationen) dynamisch an die Aufgabe anpassen. http://de.wikipedia.org/wiki/Methode_der_kleinsten_Quadrate#Nichtlineare_Modellfunktionen
Re: Resonanzfrequenz aus mit AD-Wandler aufgenommen Amplitudengang eines Parallelschwingkreises ermi
Statt der einfachen Differenz als Ableitung, würde ich vorschlagen, über jeweils ein Fenster von eine paar Messwerten (z.B. 3-10, je nachdem wie breit die etwa Resonanzen sind) jeweils nach der Methode der kleinsten Quadrate eine Parabel anzupassen. Das klingt relativ kompliziert, ist aber relativ einfach, ohne iterationen Möglich. Da kann man sich direkte Formeln für die Koeffizieneten ausrechenen. Im Prinzip ist das sowas ähnliches wie ein quadratischer Spline, nur mit etwas anderer Herleitung. Bei dieser Parabel kann man dann sehen ob sie nach unten offen ist (-> Maximum), das Maximum etwa in der Mitte ist, und der Quadratische Term auch genügend groß ist damit man nicht nur Rasuchen hat. Zur Wobbelgeschwindigkeit: Wenn man schnell die Frequenz durchfährt, werden wie schon vermutet die Peaks unsymetrisch. Wie Genau hängt auch von der Amplitudenbestimmung ab (nur die Anregungsfrequenz, oder als RMS). Für eine genaue Messung müßte man besser einen schnellen durch gang über alle Frequenzen und dann noch mal eine feine, langsame Messung um die Resonanz(en) machen.
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