Misurare l’impedenza

Da REW Wiki.

Misurare l’impedenza

REW può eseguire misure di impedenza utilizzando entrambi gli ingressi della scheda audio. Queste misure, possono essere utilizzate per calcolare i parametri di Thiele -Small. Lo schema generico di connessione per tale scopo, è mostrato nella figura qui sotto:

Test impedenza.png

La resistenza di rilevamento (Rsense), che deve essere non-induttiva, è utilizzata per misurare la corrente che scorre nel carico, e che sarà (Vleft - Vright)/Rsense. La tensione sul carico è Vright, così l’impedenza è tensione / corrente = Rsense*Vright/(Vleft - Vright). Da notare che la precisione del risultato, dipende dalla precisione adottata nell'inserire i valori della resisenza di rilevamento.

Buoni risultati possono essere ottenuti utilizzando un’uscita cuffia per pilotare il carico, con una resistenza di rilevamento da 100 ohm. Se invece si utilizza un’uscita di linea, generalmente è necessaria una resistenza di rilevamento molto più grande, data l’alta impedenza dell’uscita e la sua scarsa capacità di pilotaggio. Si può tentare con un valore di 1 KOhm, ma bisogna considerare che il risultato avrà livelli di rumore molto più alti.

Un’alternativa, è di pilotare il carico con un amplificatore di potenza, che è in grado di fornire risultati molto più accurati, con un livello di rumore molto più basso, ma prestate la massima attenzione al livello che l’amplificatore di potenza è in grado di generare, poiché potrebbe facilmente danneggiare gli ingressi della scheda audio. Se utilizzate un amplificatore di potenza, la resistenza di rilevamento, deve essere molto più bassa, 33 ohm o meno, ma gli ingressi della scheda audio dovrebbero essere connessi attraverso un partitore resistivo che sia in grado di fornire un’attenuazione di circa 20dB e idealmente gli ingressi dovrebbero essere protetti con un diodo zener, per impedire che la tensione superi i 5V.

L’ingresso della scheda audio collegato con il carico, deve essere lo stesso scelto come ingresso nelle impostazioni di REW della scheda audio. Nello schema sopra riportato, l’ingresso collegato è il destro, ma se è stato utilizzato il sinistro, basta semplicemente scambiare nello schema il sinistro con il destro. Se le connessioni destra e sinistra sono sbagliate, le msure di impedenza mostreranno delle curve che saranno spostate approssimativamente del valore della resistenza di rilevamento. Non è importante quale canale dell’uscita cuffia viene utilizzato, poichè REW invia il segnale di test su entrambe le uscite.


Eseguire una misura di impedenza

  • Premere il pulsante Measure Misura.png o (Ctrl+M) per aprire il pannello Measurement e selezionare il tasto Impedance

Misura impedenza.png


  • Inserite l’esatto valore della resistenza di rilevamento. Questo deve essere accuratamente misurato, possibilmente con un multimetro calibrato o con un ponte di misura o utilizzando una resistenza di alta precisione (0.1%). Ogni errore nel valore della resistenza di rilevamento, si rifletterà sui risultati delle misure.
  • Cliccate sul pulsante espandi Espandi.png se necessario, per visualizzare le impostazioni di misura

Impostazioni misura.png

  • Impostate Start Freq al valore di frequenza più basso per il quale desiderate vedere la risposta e End Freq a quello più alto. Se state misurando un altoparlante per determinarne i parametri di Thiele-Small, ponete questo limite a 20 kHz. Lo sweep inizierà ad una frequenza pari alla metà di quella impostata per il limite inferiore e terminerà ad una frequenza finale doppia (con un limite complessivo pari alla metà della frequenza di campionamento), per fornire una misura accurata su tutta la gamma selezionata.
  • L’impostazione Level, controlla il livello rms, riferito al fondo scala digitale, al quale lo sweep viene generato. Il massimo valore è -3 dB FS, che equivale ad un valore di picco a fondo scala digitale. Alcune schede audio potrebbero distorcere se viene raggiunto un valore di -3 dB FS. Per le misure di impedenza, è meglio utilizzare un alto livello del segnale di sweep, es. -6 dB FS, ma se state usando un amplificatore di potenza, fate attenzione ai livelli eccessivi.
  • Il parametro Length, determina la durata del segnale di sweep, specificando il numero di campioni nella sequenza di sweep. Il valore di default è 256k. Dividendo il numero di campioni per la frequenza di campionamento della scheda audio, si otterrà la durata dello sweep in secondi. La durata complessiva, comprende i periodi di silenzio prima e dopo lo sweep.
  • Se gli Sweep sono più di 1, REW utilizza un metodo sincrono di pre-averaging, catturando cioè il numero selezionato di sweep per ogni misura, ed effettuando la media dei risultati per ridurre gli effetti del rumore e delle interferenze. Il metodo del pre-averaging, migliora il rapporto S/N di quasi 3 dB ad ogni raddoppio del numero degli sweep.
    Inoltre tale metodo, è particolarmente utile se le misurazioni sono contaminate da interferenze, siano esse acustiche o elettriche e poichè queste non aggiungono nulla alla misura, saranno soppresse dal processo.
  • Il Total Time mostra la durata complessiva della sequenza degli sweep

Il pulsante Check Levels genera un rumore rosa della durata di pochi secondi che contiene l’intervallo di frequenze selezionate per la misura e verifica che il livello di ingresso non sia troppo alto o troppo basso. Premendo il pulsante Cancel la riproduzione del rumore rosa sarà interrotta (si interromperà automaticamente dopo 3 secondi). Il livello rms del segnale che è stato misurato, sarà visualizzato sul pannello measurement, con un avvertimento nel caso di segnale troppo alto o troppo basso.
Level ok.png
Il risultato della misura è visualizzato nell’area del grafico, mentre le informazioni riguardanti la misura, sono visualizzate all’interno del Measurements Panel. Alle misure viene attribuito di default, il nome della data e l’ora alla quale sono state eseguite, ma un nome più appropriato può essere inserito nel box posto nella parte superiore del Measurements panel.

Quando il cursore del mouse si trova all’interno del grafico dell’Impedenza & Fase, le serie equivalenti di resistenza + induttanza o resistenza + capacità e resistenza in parallelo || induttanza o resistenza || capacità dell’impedenza, alla posizione del cursore, vengono visualizzate nell’angolo in basso a sinistra del grafico. Questo risulta utile per effettuare delle misure su bobine o condensatori, per verificarne il loro valore. Per le misure sui condensatori, i valori più accurati si ottengono alle frequenze dove l’impedenza totale crolla sotto il valore di poche centinaia di ohm.

Grafico impedenza.png

Per i dettagli sui vari modi di visualizzazione dei dati acquisiti, tra cui una media tra misure multiple, consultate l’aiuto relativo al Pannello Grafico.


Calibrazione del circuito di misura dell’Impedenza

Piccole differenze di guadagno tra gli ingressi della scheda audio, possono causare degli errori nel calcolo della corrente del carico e dell’impedenza. Queste possono essere calibrate effettuando una misura con il carico disconnesso e con la resistenza di rilevamento in corto circuito. N.B. entrambi gli ingressi della scheda audio, devono essere connessi con la stessa uscita.

Cal impedenza.png


Sense impedenza.png


Il fattore di calibrazione usato per le misure di impedenza, viene visualizzato nel pannello info, accanto alla miniatura della misura, insieme al valore della resistenza di rilevamento.

Info impedenza.png


Resistenza dei Puntali

Quando misuriamo impedenze molto basse, la resistenza dei puntali può diventare significativa. Per poterla misurare, occorre prima calibrare il circuito come spiegato sopra, quindi eseguire una misura con i puntali in cortocircuito, nel punto in cui il carico è collegato (impostare il valore RLEADS a zero, prima di eseguire la misura). La misura dovrebbe essere abbastanza uniforme, forse mostrando delle variazioni a frequenze molto basse, dipendenti dalle limitazioni a tali frequenze, dello stadio pilota della cuffia. Se il risultato è maggiore di 1 o 2 decimi di Ohm, verificate che i collegamenti siano ben saldi. Inserite il valore della resistenza, a partire dalla parte piatta della misura, nel box RLEADS box nel pannello measurement.


Canali d’ingresso invertiti

Se i canali d’ingresso sono stati connessi in modo scorretto, la misura dell’impedenza sarà più alta approssimativamente del valore della resistenza di rilevamento. Per verificare se tutto è stato collegato correttamente, eseguite una misura di test su una resistenza (inferiore a 100 ohm).

Misura della qualità dell’impedenza

La fonte principale del rumore di misura, è rappresentata dal rumore acustico e dalle vibrazioni durante il test. Gli altoparlanti, si comportano come microfoni, generando piccole tensioni in funzione del suoni e delle vibrazioni, che sono catturate come parte della tensione del carico. Per minimizzare questi effetti, usate alti livelli di pilotaggio, bassi valori per la resistenza di rilevamento, evitate ambienti rumorosi e isolate l’altoparlante dalle vibrazioni. L’utilizzo di un amplificatore di potenza per pilotare l’altoparlante, consentirà di ottenere alti livelli di segnale e permetterà l’utilizzo di una resistenza di basso valore.

Un’altra fonte di errore è rappresentata dall’impedenza degli ingressi della scheda audio, che sono posti in parallelo al carico. Questo limita la precisione della misura di carichi ad alta impedenza. Il metodo è più adatto per carichi con impedenza inferiore a poche centinaia di ohm.

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