Számítógépes mérések fizikai kísérletekben Dr. Almási Gábor Pécsi Tudományegyetem Fizikai Intézet Fizikai Informatika Tanszék

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 2 Tartalom •Előszó: sajátos szemlélet… •Számítógépes ??? –Kicsi a nagy ellen! –Neumann, vagy Harvard? •Mérések ??? –Mit is lehet megmérni? •Fizikai !!! •Kísérletekben ??? –Mérjünk, vagy számoljunk?

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 3 Előszó •Egy feladat a békéscsabai KÖMAL táborból (Gnädig Péter, Varga István): „ Mekkora kilövési szög esetében távolodik folyamatosan egy lövedék a kilövés helyétől?” MathCAD megoldás Origin megoldás Analitikusan majd máskor…

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 4 Számítógépes (???) Processzor technológia Neumann elv főbb elemei teljesülnek Átlapolás megvalósítható Nem szimmetrikusak az ALU bemenetei

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 5 Processzor technológia

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 6 Processzor technológia Csővezeték elv (Pipeline):

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 7 Processzor technológia Miből származnak a problémák, avagy van-e a Moore törvénynek negatív üzenete? •Kompatibilitás •Erőforrások ütemezhetetlensége •Sokszálúság •Virtualizáció

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 8 Processzor technológia

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 9 Processzor technológia (alternatívák ) Transmeta Crusoe PIC 16F84

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 10 Processzor technológia (összevetés)

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 11 Processzor technológia (alternatívák ) Vissza a kezdetekhez…(i8051 klón: ADuC816)

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 12 Érzékelők, mérőeszközök •Idő mérése (ez nem lehet probléma, lásd később) •Feszültség és áram mérése : AD konverterek –Egy meggyőző példa: AD bit (~80dB S/N 130MS/s!) 200$ –Egy másik véglet: AD9480 8bit (~45dB S/N 250MS/s) 20$ –És végül egy harmadik: AD bit (~125dB S/N 10kS/s) 10$ •Hőmérséklet mérése –ADT7486A (16bit 2 csatorna) 2$ •Nyomás mérése (piezo szenzor, hőmérséklettel együtt) –MS5540B felbontás 0.1 mbar, konverziós idő 30ms mérési tartomány mbar

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 13 Mérések(???) Gyorsulás mérése (egy ismerős elrendezés…)

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 14 A gyorsulás közvetlen mérése •A gyorsulás közvetlenül is mérhető! (Diákolimpia 2007)

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 15 Gyorsulás (Analog devices) •ADIS16203 inklinométer (0.025  felbontás!) •Sporttudományok •Vibrációanalízis •Járművek biztonsága •Termékek minősítése

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 16 Gyorsulás (Freescale) Játékautó akadálynak ütközik

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 17 Gyorsulás (Freescale) Sportsérülések során érzékelt gyorsulásértékek

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 18 Mágneses indukció (Hall effektus) (Analog Devices) Szenzor nemlinearitás a mágneses tér függvényében

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 19 Fényintenzitás (Texas) Programozható erősítés, PWM kimenet

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 20 Mérések (???), kísérletekben (???) Mire jók a Maxwell-egyenletek? Röntgen lézer energiatároló kondenzátorának meghatározása Mérőeszköz: FLEXPDE (

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 21 Alkalmazás I. (PPLN) Periodikusan polarizált LiNbO3 (PPLN) kristályok és ezeken alapuló nemlineáris optikai eszközök (frekvenciakétszerezők, optikai parametrikus oszcillátorok és erősítők) előállítása

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 22 Alkalmazás I. (PPLN)

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 23 Alkalmazás I. (PPLN)

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 24 Alkalmazás II. (Automatikus Drift Kompenzáció) Alternatív mérési lehetőség: Idő-amplitúdó konverzió szubnanoszekundumos felbontással

Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét 25 „A macskákkal töltött idő soha nem haszontalan.” Sigmund Freud Bizonyítandó: „A fizikával töltött idő soha nem haszontalan.” Ismeretlen szerző