夢想與創造

最近為了工程，需要了解水在水管中的流速跟流量，於是去入手一台超音波流量計。使用非破壞性的量測方式來評估水管中的流速跟流量。 那就學學怎麼用吧! 閱讀資料 看完44頁原廠PDF後，根據自己需要的量測需求，開始做小抄。 以前碩士班時，看過600頁的儀器操作手冊，所以這個量算還好。 超音波是什麼 美國國家標準協會 (American National Standards Institute; ANSI) 將超音波定義為「頻率大於 20 kHz 的聲音」。在大氣壓力的空氣中，超音波的波長為 1.9 公分或更短。 超音波可以在非常高的頻率下產生；超音波用於聲化學 (sonochemistry)，頻率高達 kHz [1-3]。醫學影像設備使用 MHz 範圍內的頻率 [4]。 超高頻超音波已產生高達 GHz 的波段 [5, 6]。 超音波頻率範圍圖。超音波對應的大致頻率範圍，以及一些大致上的應用對照。 量測原理 原理簡單說，就是超音波打進水後，順流跟逆流的傳輸時間會不同，順流會比較快、逆流會比較慢，順流跟逆流的時間差會跟速度成正比，用此時間差，可以推得水的流速。 詳細推導，直接跳過。 超音波流量計(Ultrasonic flow meter)使用介紹 先來一張使用流程圖。其中項目 (3)~(5) 的順序不是那麼絕對，可以依照習慣調整。 使用流程圖。 (1) 檢查配件 (1) 手持式超音波流量計、(2) 外夾式傳感器(up, down)、(3) 訊號線、(4) 耦合劑 (2) 選擇安裝點 安裝點須考慮: 滿管、穩流、震動、溫度、壓力、結垢、電磁干擾等。 滿管及穩定流動的流體才能符合該設備的量測理論模型，這樣才能保證測量精度。而狀態混亂的流體，則無法保證測量精度。 滿足穩流條件的基本要求: (1) 管道遠離幫浦出口及半開閥門，建議遠離30D以上。(D指的是管的外徑) (2) 在直管狀態下，建議上游段的直管長度為10D、下游段的直管長度5D。 (3) 設置參數 按 MENU 1 1 進入 Menu 11，輸入管路外徑(單位: mm)，按 ENT 鍵完成輸入。 按 ▼ 進入 Menu 12，輸入管壁厚度(單位: mm)。 按 ▼ 進入 Menu 14，選擇管材。 (若Menu 14選擇 Others，按 ▼ 進入 Menu 15，填入管路材料的音速值。) 按 ▼ 進入 Menu ...

在之前的Po文中(  [Arduino] Arduino開發板 - 外接LED電壓電流量測  )，已經採用直接又簡單的方式量測了Arduino開發板外接LED的電壓及電流變化。 有沒有辦法量得更好，更準確? 答案是肯定的! 以下本文將一步步展示如何處理。 原廠技術支援文件 原廠的技術支援文件"Tips for Making Low Current Measurements with an Oscilloscope and Current Probe - Application Note"中，有提到 勾表式電流急急棒儘管有著方便使用，不需要破壞電路及可量測電流的優勢，但雜訊卻是其在小電流量測上的罩門。 以下將討論一些方式來提高量測精確度。 (以下內容僅是獻慶消化原廠技術支援文件後的重點節錄。若要看完整資料，請上官網，或參考下面的文件截圖) 1. Scope noise matters 當量測的電流越來越小時，示波器的背景垂直雜訊會影響訊號，影響量測精確度。 示波器是寬帶的量測儀器，當帶寬(bandwidth)越高時，垂直雜訊也跟著提高。 要審慎評估雜訊。對一個帶寬500-MHz的示波器而言，其最敏感的V/div為Vpp = 2 mV (peak to peak voltage)。 要注意在低階量測(low-level measurements)時，aquisition memory會影響雜訊大小。一個較深的aquisition memory會產生更多的雜訊。 PS: 這點看起來跟一般人的常識相反。一般而言，對電腦的記憶體越大，效能越好。怎麼我加大示波器的記憶體，反而雜訊增加? 另外，現代的AC/DC電流急急棒(例如: Keysight N2783A 100-MHz可量測到5 mA的AC/DC電流) 此電流急急棒設計為，每安培的電流對應為0.1伏特的電壓(0.1 V/A)。換句話說，當量測電流小於20 mA時，示波器的Vpp = 2 mV雜訊將嚴重干擾量測。 算給你看:  當量測電流小於20 mA時，換算成量測到的電流為2 mV Vm = 20 mA * 0.1 V/A = 0.02 A * 0.1 V/A = 0.002 V = 2 mV 量測到的電流為2 mV，而雜訊也是2 mV，那就是說雜訊造成的量測誤差值已經來到100%，那到底量到的...

Keysight 1146B AC / DC Current Probe   前陣子剛學了示波器，現在又有根"電流急急棒"可以試看看。 有個實體的探棒在手，手感是有了，但如何用還是個謎。 直覺不可靠，還是傻傻看官網簡介跟操作手冊好了。 Keysight 1146B AC / DC Current Probe， 標示貼紙。 官網簡介 Keysight 1146B AC / DC Current Probe 參考資料:  https://www.keysight.com/us/en/product/1146B/ac-dc-current-probe-100-khz-100-a.html Keysight官網，1146B AC / DC Current Probe產品介紹頁面。值得注意的是，產品圖失蹤了(截圖日期: 2021-06-24) 1146B AC / DC Current Probe, 100 kHz, 100 A Obtain accurate display and measurement of currents up to 100 A DC or peak AC, DC to 100 kHz, without breaking the circuit. HIGHLIGHTS • frequency range: DC to 100 kHz (-3dB with current de-rating) • maximum peak current at 100 mV / A, 10 A DC or peak AC, 10 mV /A, 100 A DC, or peak AC • AC current accuracy at 100 mV / A (50 mV to 10 A peak) - 3% of reading ≥ 50 mA, 10 mV / A (500 mA to 40 A peak), - 4% of reading ≥ 50 mA,10 mV / A (40 A to 100 A peak) - 15% maximum at 100 A • working voltage at 600 V maximum • battery: 9 V alkaline The Keysight 1146B AC / DC probe pr...