Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Impedanzmessung von Spulen


von Simon A. (bullwai)


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Guten Morgen,

versuche eine Spulenimpedanz mittels Strom-Spannungsmessung zu 
berechnen. Die Spule ist selbst gewickelt und besitzt keinen Kern. 
Gemessen wurde in Entfernung zum nächstegelegenen Eisenmateriel.

Die Spule ist in Serie zu einem Shuntwiderstand (low-side) geschaltet. 
Die Eingangsspannung habe ich folgendermaßen gewählt (Sinus, 5kHz, 5Vpp) 
und dabei die Gesamtspannung und die Spannung am Shuntwiderstand gmessen 
(mit Oszilloscop). Berechnet wird die Amplitude, Phasenverschiebung und 
Offset nach IEEE Std 1057-2007.

Spulenwiderstand liegt bei R= 80 Ohm, Impedanz bei L= 10mH (RLC-Bridge)

Wenn ich jetzt unterschiedliche Shuntwiderstände verwende (10, 43, 134 
Ohm), erhalte ich unterschiedliche Werte für die Spulenimpedanz. Beim 
kleinsten Shuntwiderstand die größte und beim größten Shuntwiderstand 
die kleinste Spulenimpedanz.

Die Abweichung der Spulenimpedanz liegt im Bereich von 2-3% vom größten 
Shuntwiderstand auf den kleinsten. Hat jemand eine Ahnung warum sich die 
Spulenimpedanz verändert, wenn kein Kern verwendet wird und auch kein 
Eisen in der Nähe ist? Andernfalls würde sich die Impedanz aufgrund von 
Wirbelstromeffekten verändern.

Bin über jeden Ratschlag dankbar.

Liebe Grüße
Simon

von Egon D. (Gast)


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Simon A. schrieb:

> Berechnet wird die Amplitude, Phasenverschiebung und
> Offset nach IEEE Std 1057-2007.

Das liest sich irgendwie... eigenartig. Die komplexe
Wechselstromrechnung tut's nicht?


> Spulenwiderstand liegt bei R= 80 Ohm, Impedanz
> bei L= 10mH (RLC-Bridge)

Okay.


> Wenn ich jetzt unterschiedliche Shuntwiderstände verwende
> (10, 43, 134 Ohm), erhalte ich unterschiedliche Werte
> für die Spulenimpedanz.

Kann unterschiedliche Ursachen haben. Prinzipschaltplan
und grundsätzlicher Gang der Rechnung wäre hilfreich.
Nicht jeder hat Zugriff auf einen IEEE-Standard.


> Die Abweichung der Spulenimpedanz liegt im Bereich
> von 2-3% vom größten Shuntwiderstand auf den kleinsten.
> Hat jemand eine Ahnung warum sich die Spulenimpedanz
> verändert, wenn kein Kern verwendet wird und auch kein
> Eisen in der Nähe ist?

Das tut sie mit allerhöchster Wahrscheinlichkeit nicht.
Was sich ändert, ist der von Dir BERECHNETE Zahlenwert.

von Dieter (Gast)


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Deshalb macht der Ingenieur eine Fehlerrechnung zum Messverfahren. Dann 
laesst sich sowas erklaeren.

von Martin O. (ossi-2)


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Skizzier mal genau wie du Spannungen und Ströme misst.

von Wilma Streit (Gast)


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Simon A. schrieb:
>, Impedanz bei L= 10mH (RLC-Bridge)
>
>

Das ist keine Impedanz

von Route_66 H. (route_66)


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Wilma Streit schrieb:
> Simon A. schrieb:
>>, Impedanz bei L= 10mH (RLC-Bridge)

Eine Luftspule mit 10mH hat eine erhebliche Wicklungskapazität.
Die muss berücksichtigt werden und erklärt Deine eigenartigen 
Ergebnisse.

von Wilma Streit (Gast)


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Route 6. schrieb:
> Wilma Streit schrieb:
> Simon A. schrieb:
> , Impedanz bei L= 10mH (RLC-Bridge)
>
> Eine Luftspule mit 10mH hat eine erhebliche Wicklungskapazität.
> Die muss berücksichtigt werden und erklärt Deine eigenartigen
> Ergebnisse.

Äh ja, und? Das ändert nichts daran, dass L keine Impedanz ist. Die 
Einheit der Impedanz ist Ohm und definitiv nicht Henri.

von Wilma Streit (Gast)


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Achso sorry hatte den Kommentar nur halb gelesen.

von Simon A. (bullwai)


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Danke für die schnellen Rückmeldungen.

Egon D. schrieb:
>> Spulenwiderstand liegt bei R= 80 Ohm, Impedanz
>> bei L= 10mH (RLC-Bridge)
>
> Okay.

Ups, wollte eigentlich Spulenwiderstand R=80Ohm und Spuleninduktivität 
L=10mH schreiben (nicht Impedanz).

> Kann unterschiedliche Ursachen haben. Prinzipschaltplan
> und grundsätzlicher Gang der Rechnung wäre hilfreich.
> Nicht jeder hat Zugriff auf einen IEEE-Standard.

Ist im Prinzip eine komplexe Wechselstromrechnung. Das 
Anfangssignalmodell sieht folgendermaßen aus:
s = Amplitude * cos(2*pi*f*t + phi) + Offset

Daraus wird das lineare Modell berechnet:
s = A * cos(2*pi*f*t) + B * sin(2*pi*f*t) + Offset

Anhand dieser Gleichung kann anschließend die Amplitude und die 
Phasenverschiebung, als auch der Offset (nicht inkludiert) berechnet 
werden:
Amplitude = sqrt(A^2 + B^2)
Phi = atan(B/A)

> Das tut sie mit allerhöchster Wahrscheinlichkeit nicht.
> Was sich ändert, ist der von Dir BERECHNETE Zahlenwert.

Hab in der Berechnung dennoch einen kleinen Fehler gefunden. Jetzt sehen 
die berechneten Werte etwas anders aus. Und zwar erhalte ich bei der 
Messung mit unterschiedlichen Shuntwiderständen Spulenwiderstände, die 
nicht mehr so stark voneinander abweichen, ca. 0.3%. Jedoch 
unterscheiden sich die Induktivitäten voneinander. Mit aufsteigenden 
Shuntwiderstandswerten, steigt auch die Spuleninduktivität an (ca. 4%). 
Woran könnte das liegen? Die Berechnung sollte jetzt keine 
Ungereimtheiten mehr enthalten.

Prinzipschaltbild des Messaufbaus ist im Anhang. Wenn ich die 
berechneten Werte mit den aufgenommen Messdaten vergleiche, sind sie 
recht genau (siehe Verläufe im Anhang -> Bildqualität minderwertig).


Danke und Liebe Grüße
Gabriel

von Simon A. (bullwai)


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Route 6. schrieb:
> Wilma Streit schrieb:
>> Simon A. schrieb:
>>>, Impedanz bei L= 10mH (RLC-Bridge)
>
> Eine Luftspule mit 10mH hat eine erhebliche Wicklungskapazität.
> Die muss berücksichtigt werden und erklärt Deine eigenartigen
> Ergebnisse.


Danke für die Antwort. Bisher hab ich die Wicklungskapazität nicht 
berücksichtigt. D.h. hierfür nehme ich die Ersatzschaltung her (R_coil 
in Serie zu L)||C.

Werds einmal berechnen und melde mich mit Ergebnissen wieder.

von Purzel H. (hacky)


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Allenfalls sind die Shuntwiderstaende auch induktiv. Sind's gewundene 
Keramikwiderstaende ?

von Klaus R. (klara)


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Simon A. schrieb:
> Die Eingangsspannung habe ich folgendermaßen gewählt (Sinus, 5kHz, 5Vpp)
> und dabei die Gesamtspannung und die Spannung am Shuntwiderstand gmessen
> (mit Oszilloscop)....
> Wenn ich jetzt unterschiedliche Shuntwiderstände verwende (10, 43, 134
> Ohm), erhalte ich unterschiedliche Werte für die Spulenimpedanz. Beim
> kleinsten Shuntwiderstand die größte und beim größten Shuntwiderstand
> die kleinste Spulenimpedanz.

Du wechselst doch sicher die Messbereiche am Oszi. Stimmen die 
Spannungen denn dann noch?

Ermittle doch auch noch die Resonanzfrequenz der Spule. Die sagt Dir 
etwas über die Beeinflussung durch Phasenlage aus. Ich würde zunächst 
womöglich um den Faktor 20 und mehr unter der Resonanzfrequenz messen. 
Dann kannst Du Phasenprobleme ziemlich ausschliessen und Du Dich dann 
langsamm Richtung Resonanz bewegen, wenn dies für Dich wichtig ist.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Simon A. (bullwai)


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Hallo,

hab Metalloxidwiderstände verwendet. Kann mir aber nicht vorstellen, 
dass sich die berechnete Induktivität um knapp 500µH ändert.

von Klaus R. (klara)


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Name H. schrieb:
> Allenfalls sind die Shuntwiderstaende auch induktiv. Sind's gewundene
> Keramikwiderstaende ?

Die haben aber deutlich unter 10 mH.
mfg Klaus

von Helmut S. (helmuts)


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Sind denn die Messwiderstände die du in Serie schaltest auf 0,1% genau?

von Simon A. (bullwai)


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Klaus R. schrieb:
> Du wechselst doch sicher die Messbereiche am Oszi. Stimmen die
> Spannungen denn dann noch?
>
> Ermittle doch auch noch die Resonanzfrequenz der Spule. Die sagt Dir
> etwas über die Beeinflussung durch Phasenlage aus. Ich würde zunächst
> womöglich um den Faktor 20 und mehr unter der Resonanzfrequenz messen.
> Dann kannst Du Phasenprobleme ziemlich ausschliessen und Du Dich dann
> langsamm Richtung Resonanz bewegen, wenn dies für Dich wichtig ist.
> mfg Klaus

Danke für die Antwort.

Die Messbereiche passen sicher überein. Mess mit einem alten Picoscope.

Wollte die Eigenresonanz mit einem Netzwerkanalysator bestimmen, leider 
ist das Messsignal unter 1MHz sehr verrauscht und über 1MHz finde ich 
keine. D.h. die Eigenresonanz müsste unter 1MHz liegen. Werd mal über 
den Strom schauen, wo die Eigenresonanz liegt.

Liebe Grüße
Simon

von Michael B. (laberkopp)


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Simon A. schrieb:
> Hat jemand eine Ahnung warum sich die Spulenimpedanz verändert,

Vielleicht tut sie das gar nicht.
Hast du die Ausgangsimpedanz deiner Sinusquelle miteingerechnet ?

von Simon A. (bullwai)


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Helmut S. schrieb:
> Sind denn die Messwiderstände die du in Serie schaltest auf 0,1% genau?

Glaub die sind +-1% genau. Hab die Widerstände aber mit der 
Vierleitermessmethode ausgemessen und den gemessenen Wert für die 
Berechnungen hergenommen.

von Egon D. (Gast)


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Simon A. schrieb:

>> Kann unterschiedliche Ursachen haben. Prinzipschaltplan
>> und grundsätzlicher Gang der Rechnung wäre hilfreich.
>> Nicht jeder hat Zugriff auf einen IEEE-Standard.
>
> Ist im Prinzip eine komplexe Wechselstromrechnung.
> Das Anfangssignalmodell sieht folgendermaßen aus:
> s = Amplitude * cos(2*pi*f*t + phi) + Offset
>
> Daraus wird das lineare Modell berechnet:
> s = A * cos(2*pi*f*t) + B * sin(2*pi*f*t) + Offset
>
> Anhand dieser Gleichung kann anschließend die Amplitude
> und die Phasenverschiebung, als auch der Offset (nicht
> inkludiert) berechnet werden:
> Amplitude = sqrt(A^2 + B^2)
> Phi = atan(B/A)

Danke erstmal -- aber das war eigentlich nicht das,
was ich wissen wollte. Wenn das Messsignal sinusförmig
ist, rechnet man ja i.d.R. einfach mit komplexen Größen.

Was mich beunruhigt ist die Tatsache, dass nirgendwo
zum Ausdruck kommt, dass Du Dir über Ströme und Teil-
spannungen Gedanken gemacht hast.

Du gibst die Gesamtspannung vor, okay. Um die Induktivität
zu berechnen, musst Du natürlich den Spannungsabfall am
Shunt von der Gesamtspannung subtrahieren, und zwar
PHASENRICHTIG. Die Phasenverschiebung beträgt aber
NICHT exakt 90°, weil die Spule ja auch einen
Wicklungswiderstand hat. -- Alternativ kannst Du freilich
auch direkt die Spulenspannung messen, aber davon steht in
Deiner Skizze nichts.

von Egon D. (Gast)


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Michael B. schrieb:

> Hast du die Ausgangsimpedanz deiner Sinusquelle
> miteingerechnet ?

Muss er mMn nicht -- er misst ja die reale Klemmen-
spannung.
Die Quellimpedanz wirkt gleichermaßen auf den Strom
und die Spannung (weil lineares System); sie müsste
bei der abschließenden Quotientbildung (für die
Impedanz) herausfallen.

von Klaus R. (klara)


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Simon A. schrieb:
> Wollte die Eigenresonanz mit einem Netzwerkanalysator bestimmen, leider
> ist das Messsignal unter 1MHz sehr verrauscht und über 1MHz finde ich
> keine. D.h. die Eigenresonanz müsste unter 1MHz liegen. Werd mal über
> den Strom schauen, wo die Eigenresonanz liegt.

Eine Luftspule mit R = 80 Ohm und 10 mH wird viele Windungenn benötigen. 
Die Resonanzfrequenz liegt da sicher deutlich unter 100 kHz und kommt 
Deinen 5 kHz schon nahe.
mfg Klaus

von Egon D. (Gast)


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Klaus R. schrieb:

> Eine Luftspule mit R = 80 Ohm und 10 mH wird viele
> Windungenn benötigen. Die Resonanzfrequenz liegt da
> sicher deutlich unter 100 kHz und kommt Deinen 5 kHz
> schon nahe.

Das stimmt -- aber das erklärt meiner Meinung nach
sein Problem nicht.

Die Eigenresonanz kann dazu führen, dass eine falsche
Induktivität ermittelt wird -- aber sie kann meiner
Meinung nach nicht dazu führen, dass die ermittelte
Induktivität von der Größe des Shunts abhängt. Sie
sollte immer auf die gleiche Weise falsch sein, egal,
wie groß der Shunt ist.

von Achim S. (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Die Eigenresonanz kann dazu führen, dass eine falsche
> Induktivität ermittelt wird -- aber sie kann meiner
> Meinung nach nicht dazu führen, dass die ermittelte
> Induktivität von der Größe des Shunts abhängt. Sie
> sollte immer auf die gleiche Weise falsch sein, egal,
> wie groß der Shunt ist.

sehe ich ebenso: die reale Spule besteht zwar aus R, L und C und man 
misst nur ein "kombiniertes" komplexes Z, das sich aus dem Zusammenspiel 
von R, L, C ergibt. Aber diese Kombination aus R, L und C liefert bei 
einer festen Frequenz immer dasselbe komplexe Z, unabhängig davon, 
welcher Shuntwiderstand davor geschaltet wird.

Dass sich bei unterschiedlichem Shunt eine unterschiedliche 
Fehlerfortpflanzung ergibt, wie zu Beginn vorgeschlagen wurde, kann ich 
mir gut vorstellen - immerhin geht es inzwischen ja nur noch um eine 
Abweichung von 0,3%.

Nochmal die explizite Frage an Gabriel: hast du bei der Bestimmung der 
Spulenspannung wirklich nur den Spannungsabfall an der Spule gemessen? 
Oder hast du vielleicht doch versehentlich die 80mV, die 
phasenverschoben am Shunt abfallen, mitgemessen?

Hast du bei der Messung zwei Tastköpfe benutzt, die bei beiden 
Einzelergebnissen beide angeschlossen waren? Oder hast du einen Tastkopf 
umgeklemmt (und damit dessen parasitäre Kapazität in deinem Aufbau 
verschoben)?

von Simon A. (bullwai)


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Egon D. schrieb:
> Was mich beunruhigt ist die Tatsache, dass nirgendwo
> zum Ausdruck kommt, dass Du Dir über Ströme und Teil-
> spannungen Gedanken gemacht hast.
>
> Du gibst die Gesamtspannung vor, okay. Um die Induktivität
> zu berechnen, musst Du natürlich den Spannungsabfall am
> Shunt von der Gesamtspannung subtrahieren, und zwar
> PHASENRICHTIG. Die Phasenverschiebung beträgt aber
> NICHT exakt 90°, weil die Spule ja auch einen
> Wicklungswiderstand hat. -- Alternativ kannst Du freilich
> auch direkt die Spulenspannung messen, aber davon steht in
> Deiner Skizze nichts.

Habe die Phasenverschiebung natürlich in der Berechnung berücksichtigt.

von Simon A. (bullwai)


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Achim S. schrieb:

> Dass sich bei unterschiedlichem Shunt eine unterschiedliche
> Fehlerfortpflanzung ergibt, wie zu Beginn vorgeschlagen wurde, kann ich
> mir gut vorstellen - immerhin geht es inzwischen ja nur noch um eine
> Abweichung von 0,3%.
>
> Nochmal die explizite Frage an Gabriel: hast du bei der Bestimmung der
> Spulenspannung wirklich nur den Spannungsabfall an der Spule gemessen?
> Oder hast du vielleicht doch versehentlich die 80mV, die
> phasenverschoben am Shunt abfallen, mitgemessen?
>
> Hast du bei der Messung zwei Tastköpfe benutzt, die bei beiden
> Einzelergebnissen beide angeschlossen waren? Oder hast du einen Tastkopf
> umgeklemmt (und damit dessen parasitäre Kapazität in deinem Aufbau
> verschoben)?

Danke für den Input.

Die Abweichung beim Spulenwiderstand nehme ich in Kauf. Bei der 
Spuleninduktivität ist sie mir zu hoch.

Messe die Gesamtspannung (nicht beim Funktionsgenerator, sondern direkt 
bei der Schaltung, um die parasitären Kapazität der Zuleitung zu 
umgehen) und den Spannungsabfall am Widerstand mit aktiven Tastköpfen. 
Um auf die Spulenspannung zu kommen subtrahiere ich u_ges-u_shunt 
(phasenrichtig). Danach berechne ich den Strom und schließlich die 
Impedanz der Spule mit Z_L = u_L/i (auch phasenrichtig).

Bei der Messung hab ich zwei aktive Tastköpfe verwendet.

von Simon A. (bullwai)


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Egon D. schrieb:

> Die Eigenresonanz kann dazu führen, dass eine falsche
> Induktivität ermittelt wird -- aber sie kann meiner
> Meinung nach nicht dazu führen, dass die ermittelte
> Induktivität von der Größe des Shunts abhängt. Sie
> sollte immer auf die gleiche Weise falsch sein, egal,
> wie groß der Shunt ist.

Genau diese Tatsache ist mir auch unklar. Wenn ein Kern vorhanden wäre, 
könnte man argumentieren, dass
1) Wirbelstromeffekte und
2) eventuelle Sättigungserscheinungen (Spule oder Kern)
Einfluss auf die Spulenimpedanz bei unterschiedlichen Shuntwiderständen 
(aufgrund von unterschiedlichen fließenden Strömen) haben.

Aber warum sich bei einer Luftspule die Impedanz (jetzt hauptsächlich 
durch die Änderung der Induktivität) ändert, ist mir unklar. Könnte es 
sein, dass der Proximity-Effekt stärker in Erscheinung tritt?

von Achim S. (Gast)


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Simon A. schrieb:
> Genau diese Tatsache ist mir auch unklar.
...
> Aber warum sich bei einer Luftspule die Impedanz (jetzt hauptsächlich
> durch die Änderung der Induktivität) ändert, ist mir unklar. Könnte es
> sein, dass der Proximity-Effekt stärker in Erscheinung tritt?

Du meinst, wieso sich durch die Parallelkapazität die Induktivität 
erhöht?

Bei deiner Messung bestimmst du ja zunächst mal ein komplexes Z und 
rechnest aus dessen Imagninärteil dann zurück auf die wirksame 
Induktivität. In den Imaginärteil von Z geht aber nicht nur das "nackte" 
L der Spule mit ein sondern ebenso die Wicklungskapazität.

Bei höheren Frequenzen fließt immer mehr Strom über die 
Wicklungskapazität und immer weniger über die Spuleninduktivität. Du 
teilst den gemessenen Imaginärteil von Z aber nicht jeweils auf in einen 
induktiven und einen kapazitiven Anteil, sondern du interpretierst den 
gemessenen Blindwiderstand jeweils als einen rein induktiven 
Blindwiderstand und berechnest daraus die wirksame Induktivität 
(zumindest solange du unterhalb der Resonanzfrequenz bist).

Die Wicklungskapzität liegt parallel zur Induktivität, d.h. unterhalb 
der Resonanzfrequenz kompensiert der kapazitive Leitwert der 
Wicklungskapazität teilweise den induktiven Leitwert der Induktivität. 
Der Blindleitwert wird also kleiner, was dann in der Rechnung eine 
größere Induktivität ergibt.

Im Anhang eine kleine Simu, bei der aus dem komplexen Z auf eine 
gemessene Induktivität zurück gerechnet wird (wie du es auch in deiner 
Messung machst). Man sieht dabei auch, dass der Wert des 
Shuntwiderstands keinen Einfluss auf das gemessene L haben sollte.

von Achim S. (Gast)


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Simon A. schrieb:
> Bei der Messung hab ich zwei aktive Tastköpfe verwendet.

Also irgendwas im einstelligen pF-Bereich oder darunter? Das sollte 
keinen all zu großen Fehler verursachen.

Simon A. schrieb:
> Um auf die Spulenspannung zu kommen subtrahiere ich u_ges-u_shunt
> (phasenrichtig).

Wenn du von phasenrichtiger Subtraktion sprichst, meinst du dann
- dass die beiden Kurvenverläufe (also die Momentanwerte) voneinander 
abgezogen werden?
- oder hast du jeden der beiden Kurvenverläufe schon in einen komplexen 
Zeiger umgerechnet und subtrahierst diese komplex?

An irgend einer Stelle musst du ja den Übergang auf komplexe Zeiger 
machen. Wenn ich deine Abildungen von 12:18 richtig interpetiere machst 
du das, indem du einen offsetbehafteten Sinus an deine Messwerte 
anfittest, richtig?

In Shunt.jpg glaube ich schon mit dem bloßen Auge einen Phasenfehler in 
dem gefitten Sinus erkennen zu können: bei den Nulldurchgängen passt die 
gefittete Kurve (schwarz) zwar gut zu den Messpunkten. Aber in der Nähe 
der Maximalwerte eilt der Fit den Messwerten in der Phase voraus.

von Simon A. (bullwai)


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Achim S. schrieb:

Danke für die Informationen über den kapazitiven Anteil.

> Im Anhang eine kleine Simu, bei der aus dem komplexen Z auf eine
> gemessene Induktivität zurück gerechnet wird (wie du es auch in deiner
> Messung machst). Man sieht dabei auch, dass der Wert des
> Shuntwiderstands keinen Einfluss auf das gemessene L haben sollte.

Danke für die ausführliche Simulation. Daraus schließe ich, dass in der 
Messung bzw. in der Berechnung (fitting) noch ein Fehler sein muss, 
anstonsten würde die Induktivität gleich bleiben (wie in der 
Simulation).

Besten Dank!

von Simon A. (bullwai)


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Achim S. schrieb:

> Also irgendwas im einstelligen pF-Bereich oder darunter? Das sollte
> keinen all zu großen Fehler verursachen.

Genau, im unteren pF-Bereich (1-3pF).

> Wenn du von phasenrichtiger Subtraktion sprichst, meinst du dann
> - dass die beiden Kurvenverläufe (also die Momentanwerte) voneinander
> abgezogen werden?
> - oder hast du jeden der beiden Kurvenverläufe schon in einen komplexen
> Zeiger umgerechnet und subtrahierst diese komplex?

Berechne mit dem Fit die komplexen Zeiger und subtrahiere anschließend. 
Prinzipiell würde es aber mit der Momentanwert-Subtraktion auch 
funktionieren, oder? Werds morgen ausprobieren.

> An irgend einer Stelle musst du ja den Übergang auf komplexe Zeiger
> machen. Wenn ich deine Abildungen von 12:18 richtig interpetiere machst
> du das, indem du einen offsetbehafteten Sinus an deine Messwerte
> anfittest, richtig?

Ja genau, so mach ich das.

> In Shunt.jpg glaube ich schon mit dem bloßen Auge einen Phasenfehler in
> dem gefitten Sinus erkennen zu können: bei den Nulldurchgängen passt die
> gefittete Kurve (schwarz) zwar gut zu den Messpunkten. Aber in der Nähe
> der Maximalwerte eilt der Fit den Messwerten in der Phase voraus.

Du hast ein gutes Auge. Es gibt tatsächlich einen Phasenfehler beim 
gefitteten Sinus (Shuntwiderstand), den ich nicht bemerkt habe. Werd 
morgen noch einmal über den Fit schauen.

Danke für die hilfreichen Inputs!

von Dieter (Gast)


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Bei der Fehlerrechnung wuerde auch der Sinusgenetator betrachtet werden. 
Dessen Innenwiderstand ist weder der Realteil noch der Imaginaerteil 
genau Null.

Ein Klirrfaktor wirkt sich ebenfalls aus. Im worst case kann 1% Klirr, 
bis zu 3% Fehler verursachen.

von Simon A. (bullwai)


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> Achim S. schrieb:

> In Shunt.jpg glaube ich schon mit dem bloßen Auge einen Phasenfehler in
> dem gefitten Sinus erkennen zu können: bei den Nulldurchgängen passt die
> gefittete Kurve (schwarz) zwar gut zu den Messpunkten. Aber in der Nähe
> der Maximalwerte eilt der Fit den Messwerten in der Phase voraus.

Hab jetzt den Phasenfehler ausgemerzt. Jetzt passen die berechneten 
Induktivitätswerte sehr gut zusammen. Nur 0.2% Abweichung. Dafür weicht 
der Widerstandswert um knapp 2,5% ab.

Werd zur Überprüfung eine Messung mit einem Spannungsteiler machen, um 
einen Phasenfehler wirklich auszuschließen. Danach werd ich eine Messung 
ohne aktive Tastköpfe durchführen. Bei 100pf und 10kHz ist der Einfluss 
der Kabelkapazität gegenüber den 100Ohm Shunt sehr gering.

Zum Abschluss werd ich eine Messreihe starten, um eventuelle Fehler 
durch Drifts auszuschließen.

Besten Dank an alle Helfer!

von Achim S. (Gast)


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Simon A. schrieb:
> Nur 0.2% Abweichung. Dafür weicht
prima
> der Widerstandswert um knapp 2,5% ab.
äh, na ja....

Noch zwei Anmerkungen:
- im Text war öfters mal von 5kHz die Rede, deine Messung zeigt 10kHz. 
Aber das dürfte schon richtig eingerechnet sein.
- statt 1,5 Perioden aufzunehmen und einen Sinus zu fitten kannst du 
auch mal 100 (oder 500 oder ...) Perioden aufnehmen und eine FFT mit 
Flat Top Window machen. Dabei bekommst du auch schön den komplexen 
Zeiger der Grundschwingungen und bist unempfindlich auf eventuelle 
Verzerrungen (während dein Sinus-fit versucht, Verzerrungen anzunähern).

von Simon A. (bullwai)


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Guten Morgen,

danke für die Anmerkungen.

Achim S. schrieb:
> Noch zwei Anmerkungen:
> - im Text war öfters mal von 5kHz die Rede, deine Messung zeigt 10kHz.
> Aber das dürfte schon richtig eingerechnet sein.

Hab aus Unachtsamkeit im ersten Post 5kHz (wollte vermutlich 5Vpp zuerst 
schreiben und dann sinds kHz geworden) geschrieben und nicht 10kHz.

> - statt 1,5 Perioden aufzunehmen und einen Sinus zu fitten kannst du
> auch mal 100 (oder 500 oder ...) Perioden aufnehmen und eine FFT mit
> Flat Top Window machen. Dabei bekommst du auch schön den komplexen
> Zeiger der Grundschwingungen und bist unempfindlich auf eventuelle
> Verzerrungen (während dein Sinus-fit versucht, Verzerrungen anzunähern).

Hab Messungen mit mehreren Perioden aufgenommen und der Unterschied 
zwischen FFT und Fitting ist R und L der Spule sehr gering ~0.0005%.

Gezeigt hat sich aber, dass die Messungen mit aktiven Tastkopf etwas 
schlechter sind, als mit normalen BNC-Kabeln (bei der 
Spannungsteilermessung R, Rshunt).

Großer Dank an alle Helfer!

von Henrik V. (henrik_v)


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Noch ein Tip:
Messe zweimal mit vertauschten Tastköpfen/Kanälen und nimm das 
geometrische Mittel, dann kompensieren sich Gain und Phasenunterschiede 
der beiden Kanäle.
Nichtlinearitäten bleiben aber ;)

Ist die Anregungsfrequenz synchron zur Abtastfrequenz ist es (wenn man 
es richtig macht) egal ob Sinusfit oder FFT. Bei frei laufendem 
Generator wird der Sinusfit besser sein.

Gruß Henrik

von Simon A. (bullwai)


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Henrik V. schrieb:
> Noch ein Tip:
> Messe zweimal mit vertauschten Tastköpfen/Kanälen und nimm das
> geometrische Mittel, dann kompensieren sich Gain und Phasenunterschiede
> der beiden Kanäle.
> Nichtlinearitäten bleiben aber ;)
>
> Ist die Anregungsfrequenz synchron zur Abtastfrequenz ist es (wenn man
> es richtig macht) egal ob Sinusfit oder FFT. Bei frei laufendem
> Generator wird der Sinusfit besser sein.
>
> Gruß Henrik

Danke für die Informationen. Hab nun einige Messungen durchgeführt. Die 
aktiven Tastköpfe bringen Vorteile bzgl. parasitäre Störeffekte, haben 
jedoch den Nachteil, dass sie stark stören.

Der Sinusfit ist lediglich für eine geringe Anzahl an Zyklen genau. Hab 
jetzt mit einer IQ-Modulation und einem Verstärker (anstatt Tastköpfe) 
versucht und das liefert die besten Ergebnisse.

Gruß Simon

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