Вісники та науково-технічні збірники, журнали
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/12
Browse
4 results
Search Results
Item Аналіз граничних умов працездатності вимірювальних перетворювачів імітансу на базі операційних підсилювачів(Видавництво Львівської політехніки, 2016) Івах, Роман; Хома, Володимир; Хома, Юрій; Питель, Іван; Національний університет “Львівська політехніка”Показано місце та роль активних вимірювальних перетворювачів імітанс-напруга у структурі частотного аналізатора. Проаналізовано фактори, які обмежують працездатність активних вимірювальних перетворювачів. Наведено формалізовані моделі цих перетворювачів та на їх основі встановлено граничні умови, пов’язані з їх стійкістю. Показано место и роль активных измерительных преобразователей иммитанс-напряжение в структуре частотного анализатора. Проанализированы факторы, которые ограничивают работоспособность активных измерительных преобразователей. Приведены формализованные модели этих преобразователей и на их основе установлены предельные условия, связанные с их устойчивостью. Development of specialized portable measurement tools for impedance spectroscopy is quite challenging and up-to-date technical task. Portable impedance analyzers are required to satisfy certain criteria among which the most important are the following: stability of metrological characteristics of measurement channel over a wide frequency range, high dynamics, fast frequency sweep and the probe signal with appropriate step as well as high resolution of impedance/admittance measurement results. Autobalancing circuits are widely used in impedance analyzers design. However, their applications is followed by some problems related to operation stability caused by global feedback loop. The aim of the paper is to study the stability of the active measurements converter based on autobalancing circuits as well as determining their operation limits. The article shows the place and role of active measuring converters immitance-voltage in the structure of the frequency analyzer. Formal models of active converters were used to analyses operational limits related to system stability. The main results of research can be summarized as following: – To determine operating frequency range of the autobalancing circuit can successfully convert impedance to voltage, following rule have been formulated. The upper limit of the frequency range should be taken at least ten times smaller than operational amplifier bandwidth. The lower limit is formally unlimited. – Circuit operational limits related to system stability depends on relation of operational amplifier bandwidth to closedloop knee frequency as well as relation of closed-loop knee frequency to operational circuit time constant (product of reference resistor to input capacitance). – The system is considered to be operating at normal conditions if relation of operational amplifier output resistance to reference resistance is equal or smaller then one. If the ratio excides this threshold, then measurement circuit will lose amplification properties at high frequency..Item Розроблення та аналіз варіантів апаратної реалізації портативних частотних аналізаторів імпедансу(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Стадник, Богдан; Хома, Володимир; Хома, ЮрійОписано та проаналізовано три варіанти побудови портативних частотних аналізаторів імпедансу на сучасній елементній базі та розглянуто можливості їх використання в поєднанні із ПК, а саме: на базі спеціалізованих мікросхем AD5933/AD5934, сигнального мікроконтролера STM32F4, програмованої логічної матриці сім’ї Cyclone. Також наведено алгоритми функціонування ЧАІ, з описом процедур калібрування та визначення параметрів АВП, коригування та опрацювання результатів вимірювання. Описаны и проанализированы три варианта построения портативных частотных анализаторов импеданса на современной элементной базе и рассмотрены возможности их использования в сочетании с ПК, а именно: на базе специализированных микросхем AD5933 / AD5934, сигнального микроконтроллера STM32F4, программируемой логической матрицы семейства Cyclone. Также приведены алгоритмы функционирования ЧАИ, включающие описание процедур калибровки и определения параметров АИП, корректировки и обработки результатов измерения. Impedance spectroscopy is widely used to study biological, physical and chemical objects, for example in biomedical measurements, in study of the materials properties, particularly on micro- and nanoscale, for corrosion monitoring and diagnostics, for control of batteries, fuel cells. Often research is carried out on a objects under non-laboratory conditions. A good example of such research is the use of impedance spectroscopy for testing of corrosion-resistant coatings on various steel structures such as bridges, pipelines and other. This leads to the need for cheap, small portable measuring devices – impedance analyzers. A novel concept for design of portable impedance analyzers have been developed in the article. Themain idea is based on minimization of the analog part ofmeasurement channel, aswell as on the replacement of a number of functions to a personal computer. Three variants of design of portable impedance analyzers are described and analyzed in the article. The first option involves the use of single-chip converter AD5933, combined with universal processor Atmega16U2 and external operational amplifier. The hardware implementation is quite simple, but the main disadvantage is limited frequency band (maximum frequency converter AD5933 is 100 kHz). Also this approach has no possibility for tuning and optimization of measuring channel parameters. The second implementation of portable impedance analyzers is based on the STM32F4 digital signal controller with built-in DACs and ADCs, which makes it an extremely attractive in terms of flexibility and simplicity in the design. However, the drawback of this implementation includes limited frequency band (100 kHz). The third option involves the implementation of digital part of the impedance analyzer (CPU, DDS and DSP blocks) on FPGA in combination with external DAC and ADC. This method is the most flexible in terms of configuration, as the digital part enables optimization of measurement channel parameters and DAC and ADC specifications can be chosen according to current application needs. The main disadvantage of this approach is relatively high price and power consumption.Item Дослідження ефективності віконного згладжування для покращення точності частотного аналізатора імпедансу(Видавництво Львівської політехніки, 2012) Стадник, Богдан; Хома, ЮрійПроаналізовано особливості квадратурного розділення за алгоритмом одночастотного перетворення Фур’є. Досліджено вплив застосування згладжувальних вікон на дійсну та уявну складові спектра досліджуваного сигналу. Оцінено ефективність застосування косинусних та параметричних вікон для підвищення точності квадратурного розділення в частотних аналізаторах імпедансу. Проанализированы особенности квадратурного разделения по алгоритму одночастотного преобразования Фурьє. Исследовано влияние взвешивающих окон на действительную и мнимую составляющие спектра исследуемого сигнала. Оценено эффективность применения взвешивающих окон для повышения точности квадратурного разделения в частотных анализаторах импеданса. Specifics of quadrature conversion based on single-point Fourier transform are analyzed in the article. Windowing impact on signal spectra real and imaginary components is investigated. Windows application efficiency for increasing accuracy of network analyzer quadrature conversion is estimated.Item Коригування динамічних похибок частотного аналізатора імпедансу(Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2010) Стадник, Богдан; Хома, Юрій; Ліхновський, ІгорРозглянуто структуру та описано принцип функціонування частотного аналізатора імпедансу. На основі аналізу математичної моделі синтезовано алгоритм корекції динамічних похибок, які виникають через інерційність елементів вимірювальної схеми. Результати дослідження показали високу ефективність алгоритму корекції та можливість істотного розширення робочого діапазону частот. Рассмотрена структура и описан принцип функционирования частотного анализатора импеданса. На основании анализа математической модели синтезирован алгоритм коррекции динамических погрешностей, возникающих вследствие инерционности элементов измерительной схемы. Результаты исследований показали высокую эффективность алгоритма коррекции и возможность существенного расширения рабочего диапазона частот. The structure and principle of operation frequency impedance analyzer is described. The analysis of mathematical model allowed to synthesize the algorithm of dynamic errors correction, arising up because of inertance of measuring network elements. The results of researches showed high efficiency of correction algorithm and possibility of significant expansion of frequency operating range.