Rubrika: Fyzika

Posted in: Fotografování, Fyzika

Jak to vidí exposimetr

Written by administrator

Jak vlastně elektrický expozimetr pracuje ?

Základním prvkem, na kterém záleží ty nejdůležitější vlastnosti exposimetru, je snímač. Vývoj snímače urazil velmi dlouhou cestu. Od klasických vakuových fotonek, přes selénové články, fotoodpory různé konstrukce, fotodiody a fototranzistory…Zatím to skončilo na tom, že u digitálních přístrojů se pro stanovení expozice používají informace z jednotlivých prvků CCD snímače…

Pro opravdu přesné měření exposice by bylo ideální, kdyby charakteristika snímače (míněno tím pro zjednodušení funkce výchylky indikátoru v závislosti na osvětlení) odpovídala charakteristice filmového materiálu (respektive jeho zčernání) v celém rozsahu osvitových časů. Pak bychom byli schopni měřit exposici opravdu exaktně a měli bychom proces exposice plně pod kontrolou. To je ovšem holá teorie, zatímco zelený strom života ukazuje, že je všechno trochu jinak.

První nepřesnost do měření nám zanáší spektrální citlivost snímače: Z tohoto obrázku vidíme, že například proti lidskému oku je vrchol citlivosti posunutý směrem k infračervené části spektra. V praxi to znamená, že pokud se spolehneme na údaj osvitoměru v případech, kde fotografujeme ve světle se silným podílem infračervených paprsků (teď nemám na mysli IR fotografii), získáme – podle typu snímače našeho exposimetru – více či méně podexponované obrázky.

Posted in: Fyzika, Výukové prográmky

Analýza hlasitosti nahrávky v závislosti na frekvenci

Written by administrator

Následující kousek kódu v Matlabu dokáže divy. Stačí změnit cestu k nahrávce a výsledkem bude maximální hlasitost a frekvence, při které ji bylo dosaženo, průměrná hlasitost a také graf, kde je pro všechny fekvence slyšitelného spektra obsažené v nahrávce znázorněna hlasitost. Podporovány jsou mono a stereo nahrávky ve formátech: mp3, wav a m4a.
Nyní již kód:

load handel.mat;
filename = 'D:\FFOutput\Záznam.m4a';
[y,Fs] = audioread(filename); %vrací data a vzorkovací frekvenci
fty = fft(y); % provedení FFT
fv = linspace(0, 1, fix(length(fty)/2)+1)*Fs;
iv = 1:length(fv);
vol = 20*log10(abs(fty(iv)));
dB = 1:1:20000;
fm = 0;
dBm = max(vol);
for i = 1:1:length(vol)
if vol(i) < 4
dB(i) = 0;
else
dB(i) = vol(i);
end
end
Data = [dB; fv];
for k = 1:1:20000
if Data(1,k) > fm
fm = Data(2,k);
end
end
s1 = 'Největší intenzity (';
s2 = ' dB) je pro frekvenci ';
s3 = ' Hz.';
disp('V souladu s ISO 6189 jsou hodnoty pod 4,2 dB nulovány');
disp(strcat(s1, compose("%5.2f", dBm), s2, compose("%4.0f",fm), s3));
fdB = [];
for l = 1:1:20000
if dB(l) > 0
fdB(l) = dB(l);
end
end
prumer = mean(fdB);
disp(strcat('Průměrná intenzita zvuku je ', compose("%4.0f",prumer), ' dB.'));
figure(1)
bar(fv, dB, 'b', 'EdgeColor', 'b') % Plot In dB
xlabel('Frequency (Hz)')
ylabel('Amplitude (dB)')
axis([16 20000 ylim
Posted in: Elektrotechnika, Fyzika, Zajímavosti o součástkách

Elektrický odpor

Written by administrator

Elektrický odpor je fyzikální veličina charakterizující schopnost elektrických vodičů vést elektrický proud.
Hodnota elektrického odporu je dána materiálem, tvarem i teplotou vodiče. Velikost odporu závisí na délce vodiče (přímo úměrně), na obsahu průřezu vodiče (nepřímo úměrně), na materiálu vodiče (měrný elektrický odpor) a na teplotě.
Na teplotě závisí odpor vodičů i polovodičů. Odpor vodičů se vzrůstající teplotou stoupá (kladný teplotní součinitel elektrického odporu), kdežto odpor polovodičů, uhlíku a některých speciálních slitin kovů se vzrůstající teplotou klesá (záporný teplotní součinitel elektrického odporu). Elektrický odpor má vždy kladnou hodnotu. Dobré vodiče kladou malý odpor, špatné vodiče kladou velký odpor.
Převrácená hodnota elektrického odporu je fyzikální veličina, která se nazývá elektrická vodivost.
Slovem odpor se označuje také pasivní elektrotechnická součástka, jejíž správný název je rezistor, a která se vyznačuje jedinou vlastností – elektrickým odporem.

Značení

  • Značka veličiny: R (angl. Resistance)
  • Základní jednotka: ohm, zkratka Ω
  • Další používané jednotky: kiloohm, 1 kΩ = 1 000 Ω

Výpočet

Elektrický odpor lze určit z vlastností vodiče pomocí vztahu:

kde ρ je měrný el. odpor (rezistivita materiálu), l je délka vodiče a S obsah průřezu vodiče. K výpočtu lze také použít Ohmova zákona:

kde U je napětí na koncích vodiče a I je proud procházející vodičem.

Měření

Eletrický odpor se měří digitálním nebo analogovým měřícím přistrojem nebo Ohmovou metodou, srovnávací metodou a substituční metodou. K napájení obvodu s odporem musíme použít vždy stejnosměrný proud, protože měřením při střídavém napájení bychom nezjistili velikost elektrického odporu, ale hodnotu impedance celého obvodu. Při měření elektrických odporů působí na měřící obvod různé rušivé vlivy, které mohou ovlivňovat zejména měření velmi malých nebo velmi velkých odporů. Mezi tyto rušivé vlivy patři mimo jiné parazitní indukčnost a parazitní kapacita odporu.

Rozdělení

Z hlediska velikosti můžeme elektrické odpory rozdělit na:

  • malé – do 1 Ω
  • střední – 1 Ω až 1 MΩ
  • velké – nad 1 MΩ

Ohmova metoda

Ohmova metoda měření elektrického odporu je klasický způsob měření, při němž vypočítáváme velikost odporu měřené zátěže pomocí Ohmova zákona. Platí vztah:

Ampérmetr měří proud, který prochází měřeným odporem a zároveň proud, který prochází voltmetrem.

Pokud bychom počítali odpor zátěže pouze jako podíl hodnot naměřených voltmetrem a ampérmetrem, dopustili bychom se určité chyby metody.

Srovnávací metoda

Při měření odporu srovnávací metodou porovnáváme neznámý odpor s odporem známé velikosti.

Velikost neznámého odporu zjistíme změřením úbytků napětí na jednotlivých rezistorech. Proud v obvodu musí být konstantní. Protože oběma rezistory teče stejný proud, platí:

Čím více se budou hodnoty Rx a RN sobě přibližovat, tím větší bude chyba měření. Bude-li RV >> Rx , bude chyba metody prakticky zanedbatelná. Tato metoda je velmi přesná, velikost odporu můžeme zjistit s přesností až na několik setin procenta.

Rezistory jsou zapojené paralelně. Napětí musí být po celou dobu měření konstantní. Velikost odporu se zjišťuje srovnáním proudů tekoucích jednotlivými rezistory. Platí:

Čím menší bude vnitřní odpor ampérmetru, tím menší bude chyba měření. Měření bude přesnější, když budou hodnoty RN a Rx blíže u sebe. Pro tuto metodu měření je vhodné, aby byl měřený odpor v rozsahu 1 kΩ až 1 MΩ.

Teplotní závislost

Závislost elektrického odporu vodiče na teplotě lze vyjádřit vztahem:

kde R0 je odpor vodiče při normální teplotě, α je teplotní součinitel elektrického odporu a Δt je teplotní rozdíl.
Za speciálních podmínek může elektrický odpor některých látek klesnout téměř na nulu. Takovým látkám se říká supravodiče.

Výkonová ztráta

Když teče tělesem s odporem R proud I dochází k přeměně elektrické energie na teplo. Tuto přeměnu lze vyjádřit vztahem:

kde P je výkon měřený ve wattech, I je proud měřený v ampérech a R je odpor měřený v ohmech. Tento jev je užitečný u zařízení jako žárovka nebo elektrické topení (přímotop), ale je nežádoucí při přenosu energie. Obvyklým způsobem redukce výkonové ztráty je užívání tlustších vodičů a vyšších napětí. Ve speciálních aplikacích se používají supravodiče.

Back to Top