DDS, как улучшить спектальный состав синуса на выходе Опции

[yrbis]

Всем привет, столкнулся с такой проблемой..:
Имеется индуктивный датчик, индуктивность которого нужно измерять(100мкГн - 10мГн). Причём требуется производить измерения в относительно широкой, хотя и низкой полосе частот 1Гц...10кГц. Для реализации этой задачи я решил, формировать в индуктивности ток и измерять падение напряжения на ней, схема ГТУНа внизу. Собственно когда на входе преобразователя лабораторный генератор Г3-112 то проблем нет, на выходе чистая синусойда, а вот когда вместо Г3-112 подключаю выходной сигнал с DDS то, получается жуткая картина, кривая синусойда с "шумами" в половину амплитуды сигнала.
В pdf't на ad9834 на странице 16 нарисован спектр, согласно которому паразитные гармоники в выходном сигнале начинаются с частоты fclk - fsin, клок у меня 25МГц, максимальная частота синусойды 10кГц, т.е. я считал, что отфильтровав всё от 1Мгц фильтром 3-4ого порядка я полностью избавлясь от проблем.
На практике оказалось, что в спектре присутствуют гармоники, недалеко отстоящие от частоты полезного синусоидального сигнала; скорее всего, кратные ему, ...проблема заключается в том, что напряжение на индуктивности пропорционально частоте, т.е. паразитные высокочастотные гармоники во входном напряжении порождают такие же гармоники тока в индуктивности, и в напряжении на индуктивности весь этот шум усиливается в разы(сотни тысячи раз) пример на рисунке внизу, показано что может получиться из красивого синуса с частотой 1Гц, амплитудой 1В, если к нему прибавить гармонику 1мВ 1кГц. Собственно вопрос как уменьшить спектральный состав "синусойды" на выходе DDS?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

А по подробнее о методе измерения можно.

...можно. Представьте себе П образный сердечник установленный на стальной лист. Сечение сердечника допустим 3см, толщина листа 10мм. на сердечник намотана обмотка. Пробуем измерить индуктивность на частоте 10кГц. Поле в сталь не проходит, толщина скин слоя микроны. Получаем некое значение индуктивности, откладываем его на графике индуктивность/частота, уменьшаем частоту, глубина скин слоя вырастает, толщина стальной части магнитопровода вырастает, и соответственно вырастает индуктивность. Собственно она будет расти с уменьшением частоты пока сталь не закончится, по частоте на которой перестаёт расти индуктивность можно определить толщину!!!)) Вот так)

Неужели?
Что-то Вы путаете.
Можете привести "теоретические" рассчёты?

Я уже всё приводил. Лучше Вы расскажите как померить 5мГн + 2Ома, на частоте ..,пускай 1Гц, если вы не ограничетесь фразой померить z и вычесть из него 2 ома, Вы меня поймёте...

[alexkok]

Я уже всё приводил.

Не нашел.

Лучше Вы расскажите как померить 5мГн + 2Ома, на частоте ..,пускай 1Гц, если вы не ограничетесь фразой померить z и вычесть из него 2 ома, Вы меня поймёте...

Примерно так:
Формируете чистый синус ЦАПом, через усилитель с мощным выходом, но малым Кни подаёте на Ваш датчик.
Уровень не слишком большой, 50 - 100мВ чтобы не проявилась тепловая нелинейность, которая из-за инерции даст паразитную комплексную составляющую. Уровень зависит от теплоёмкости Вашего датчика.
Другой выход датчика - ко входу инвертирующего усилителя, выходное напряжение порядка 1В для согласования с АЦП.
Один канал АЦП оцифровывает входное напряжение, другой - выход инвертирующего усилителя, данные пишутся в буфер.
ЦАП и АЦП должны иметь общую опору и синхронизироваться от одного генератора.
Всё должно быть откалибровано по комплексному коэффициенту передачи относительно одного из каналов АЦП (и периодически автоматически калибровать).
Частота дискретизации чем выше, тем лучше, но выше 48кГц повышать смысла нет.
После записи данных делаете свертку каждого канала с синусом и косинусом (см. ссылки blackfinа).
Получаете значения напряжения и тока в комплексной форме.
После корректировки по результатам калибровки вычисляете Z и индуктивность.

[Tanya]

После записи данных делаете свертку каждого канала с синусом и косинусом (см. ссылки blackfinа).
Получаете значения напряжения и тока в комплексной форме.
После корректировки по результатам калибровки вычисляете Z и индуктивность.

А если еще добавить вычитание падения напряжения на активной компоненте катушки...
Примерно так - последовательно с катушкой - шунт. С него усиленное напряжение подается через резистор на суммирующий усилитель, на второй вход которого - напряжение с катушки + шунта. Что мы выигрываем? Большие сигналы вычитаются и не перегружают вход. Фактически, получается мостовая схема. Далее синхронный детектор или то, что Вы предлагаете. Разогрев не будет влиять. Почти.
Только не нужно забывать, что кусок синусоиды не совсем то, что синусоида. Постоянная времени... ну, все знают. Возможно, можно подавать ступеньку... меандр... пилу..

[alexkok]

А если еще добавить вычитание падения напряжения на активной компоненте катушки...
Примерно так - последовательно с катушкой - шунт. С него усиленное напряжение подается через резистор на суммирующий усилитель, на второй вход которого - напряжение с катушки + шунта. Что мы выигрываем? Большие сигналы вычитаются и не перегружают вход. Фактически, получается мостовая схема. Далее синхронный детектор или то, что Вы предлагаете. Разогрев не будет влиять. Почти.

Тогда уж лучше настоящую мостовую или полумостовую схему.
Использовать ещё один точно такой же датчик включённый последовательно с измерительным.
Это даст компенсацию тепловых нелинейностей и позволит поднять чувствительность за счёт увеличения мощности.
Ведь автору реально надо мерять не индуктивность, а её изменения.
Ну а если он очень захочет мерять именно индуктивность, то вспомогательный датчик можно намотать безиндуктивно.
Большие сигналы опасны тепловыми эффектами, а не перегрузкой входа, у аудио АЦП динамического диапазона вполне достаточно.

Только не нужно забывать, что кусок синусоиды не совсем то, что синусоида. Постоянная времени... ну, все знают.

Я не знаю, не понял.
Или Вы о переходном процессе в начале сигнала?

а оцифровать это можно только с точностью 0.244мВ , а 5мГн нада померить с точностью 0.5%

Возьмите 24-битный АЦП.

[Tanya]

Тогда уж лучше настоящую мостовую или полумостовую схему.
Использовать ещё один точно такой же датчик включённый последовательно с измерительным.
Это даст компенсацию тепловых нелинейностей и позволит поднять чувствительность за счёт увеличения мощности.
Ведь автору реально надо мерять не индуктивность, а её изменения.
Ну а если он очень захочет мерять именно индуктивность, то вспомогательный датчик можно намотать безиндуктивно.
Большие сигналы опасны тепловыми эффектами, а не перегрузкой входа, у аудио АЦП динамического диапазона вполне достаточно.

Настоящий мост с реактивной компенсацией сложновато делать. Да и не нужен он тут. А уж если делать, то совсем не так, как Вы предлагаете - именно индуктивный датчик с такой же обмоткой и таким же сердечником. Только без образца. Или даже с образцом.
А тепловой эффект... не в той фазе живет.

Я не знаю, не понял.
Или Вы о переходном процессе в начале сигнала?

Этот процесс... в данном случае нельзя назвать переходным - автор хочет на одном периоде измерять... а Дюамель не дает еще...

[alexkok]

Настоящий мост с реактивной компенсацией сложновато делать. Да и не нужен он тут. А уж если делать, то совсем не так, как Вы предлагаете - именно индуктивный датчик с такой же обмоткой и таким же сердечником. Только без образца. Или даже с образцом.

Именно это я и предложил.

Использовать ещё один точно такой же датчик включённый последовательно с измерительным.

А тепловой эффект... не в той фазе живет.

При частоте 1Гц уже будет заметно.
Я когда-то делал звуковик на мосте Вина с лампочкой в АРУ, так при 10Гц уже были видны искажения на осциллографе.

Этот процесс... в данном случае нельзя назвать переходным - автор хочет на одном периоде измерять... а Дюамель не дает еще...

Некоторый запас потребуется, конечно, или оконная функция.

..а с шумами чего делать?

С какими шумами?