Experimentele basistechnieken

Inleiding

Dit vak wordt gegeven door professor Afanasiev en professor Glorieux. In 2008 staan op de practica staan 8 punten, van de 12 punten over de hoorcolleges staan er 2 op het deel van prof. Glorieux over Fourieranalyse en 10 op het deel van prof. Afanasiev. In 2009 staan 9,5 punten op de practica, 2,5 punt op het deel van prof. Glorieux over Fourieranalyse en 8 punten op het examen van prof. Afanasiev.

Examenvragen

2008, 16 juni

Bijvraag bij 'Describe application of bridge circuits in elecrical measurements': Wat als je ipv een weerstand een capaciteit moet berekenen? Hoe ziet je circuit er dan uit?

15 juni 2008

vragen Afanasiev

• How one can measure intensity of electromagnetic radiation?
• Describe application of signal modulation techniques
• How one can measure gas pressure in the vacuum range?
• bijvragen:
  • Hoe werkt een lock-in detector (Dit wordt blijkbaar gebruikt bij signal modulation om de oorspronkelijke golf terug te verkrijgen, vandaar de vraag)
  • Geef het nyquist theorem.
  • Geef 3 soorten noise. (Uiteindelijk moest ik ze allemaal opnoemen)

Vragen Glorieux

1. Gegeven een bufferversterker met versterkingsfactor 1, ingangsimpedantie 10 MOhm, uitgangsimpedantie 50 ohm
   • Kies 2 weerstanden $R_1$ en$R_2$ en 2 condensatoren $C_1$ en$C_2$ zodat we een tweede-orde laagdoorlaatfilter krijgen met kantelfrequentie bij 3000 Hz. Zorg ervoor dat de versterkingsfactor 0 dB is in het doorlaatgebied. Schets het elektronisch circuit.
2. Beschouw als ingangssignaal een asymetrische blokgolf met duty-cycle=$\tau /T$ = 10 procent met herhalingsfrequentie f=1000 Hz. Dit signaal is afkomstig van een functiegenerator met uitgangsimpedantie 50 ohm. (tekening van blokfolf gegeven)
   • Bereken het complexe spectrum $S(\omega )$ het amplitudespectrum $|S(\omega )|$ en het fazespectrum ${\varphi }_S(\omega )$ en schets het amplitudespectrum op de grafiek.
   • Bereken de complexe Fouriercoeffienten van $V_{i}n(t)$ en schets het amplitudespectrum $|V_{in}(\omega )|$
   • bereken het uitgangssignaal $|V_{uit}(\omega )|$ en schets het op de grafiek

2008, 9juni, voormiddag

vragen Afanasiev

1. Leg de fysische principes uit van afstandsmeting voor middellange en lange afstanden (mm tot km)
   • bijvraagje hierbij: ivm laserinterferometer: hoe doe je dat elektronisch?
2. Wat zegt Nyquist sampling theorem en wat is aliasing
3. Hoe werkt de Lock-in versterker?
4. een extra vraag op het mondeling zelf: Hoe werkt de diffusiepomp?

opmerking: Je moest een blaadje met drie vraagjes trekken, dus iedereen had andere he. Voor Glorieux moest je ook een blaadje nemen, maar die trokken allemaal nog al goed op elkaar precies

vragen Glorieux

1. Gegeven een bufferversterker met versterkingsfactor 1, ingangsimpedantie 10 MOhm, uitgangsimpedantie 50 ohm
   • Kies 2 weerstanden $R_1$ en$R_2$ en 2 condensatoren $C_1$ en$C_2$ zodat we een tweede-orde laagdoorlaatfilter krijgen met kantelfrequentie bij 2000 Hz. Zorg ervoor dat de versterkingsfactor 0 dB is in het doorlaatgebied. Schets het elektronisch circuit.
2. Beschouw als ingangssignaal een asymetrische blokgolf (eerste 0,9 ms 0V en laatste 0,1 ms 8V (is dit geen blokgolf met $\tau /T$ = 10 procent???? ) met herhalingsfrequentie f=1000 Hz en duty-cycle=$\tau /T$ = 50 procent. Dit signaal is afkomstig van een functiegenerator met uitgangsimpedantie 50 ohm.
   • Bereken het complexe spectrum $S(\omega )$ het amplitudespectrum $|S(\omega )|$ en het fazespectrum ${\varphi }_S(\omega )$ en schets het amplitudespectrum op de grafiek.
   • Bereken de complexe Fouriercoeffienten van $V_{i}n(t)$ en schets het amplitudespectrum $|V_{in}(\omega )|$
   • bereken het uitgangssignaal $|V_{uit}(\omega )|$ en schets het op de grafiek

Vragen Afanasiev

1. Leg uit hoe een photon/particle multiplier werkt.
   • Bijvraag: Welke soorten ruis kan je hier verwachten?
2. Wat zijn de oorzaken en belangrijkste eigenschappen van shot noise?
3. Wat zegt Nyquist sampling theorem en wat is aliasing?
4. Bijvraag: Hoe werkt een lock-in detector?

vragen Glorieux

Dezelfde als hierboven.

vragen Glorieux

1. Gegeven een bufferversterker met versterkingsfactor 1, ingangsimpedantie 10 MOhm, uitgangsimpedantie 50 ohm
   • Kies een weerstand $R$ en een condensator $C$ zodat we een eerste-orde hoogdoorlaatfilter krijgen met kantelfrequentie bij 2000 Hz. Zorg ervoor dat de versterkingsfactor 0 dB is in het doorlaatgebied. Schets het elektronisch circuit.
2. Beschouw als ingangssignaal een asymetrische blokgolf (tussen 0V en 8V) met herhalingsfrequentie f=1000 Hz en duty-cycle=$\tau /T$ = 50 procent. Dit signaal is afkomstig van een functiegenerator met uitgangsimpedantie 50 ohm.
   • Bereken het complexe spectrum $S(\omega )$ het amplitudespectrum $|S(\omega )|$ en het fazespectrum ${\varphi }_S(\omega )$ en schets het amplitudespectrum op de grafiek.
   • Bereken impulsrespons van filter
   • Bereken de complexe Fouriercoeffienten van $V_{i}n(t)$ en schets het amplitudespectrum $|V_{in}(\omega )|$
   • bereken het uitgangssignaal $|V_{uit}(\omega )|$ en schets het op de grafiek

2008, 13 juni, voormiddag

vragen Afanasiev

1. What are the functions of excitation in physical experiment? Give examples from the Practicum experiments.
2. Describe physical origin and most important properties of the thermal (Johnson) noise.
3. What changes occur in thermal properties of materials at low temperatures?
4. Extra vraag tijdens het mondeling zelf: Nyquist uitleggen.

vragen Glorieux

Dezelfde als op 9 juni, maar met een paar verbeteringen:

1. foutjes rond de duty cycle opgehelderd (in mijn geval 50%: 0V voor 0.5 ms, 8V voor 0.5 ms).
2. eerste-orde laagdoorlaatfilter in de plaats van tweede-orde (maar nog steeds twee weerstanden en twee condensatoren).

vragen Afanasiev

1. Hoe werkt een DC Ampèremeter
2. Signal averaging uitleggen
3. Bespreek Vacuümpompen
4. Extra vraag op het mondeling: Hoe kan je de energie van licht of deeltjes meten

2007, 11 juni, namiddag

1. Bespreek ruisbronnen.
2. Bespreek de werkingsprincipes van vacuumpompen.
3. Bijvragen:
   • Stelling van Nyquist
   • Lock-in detector
   • Een vieze vraag over het projectpracticum, brrrr

2006, 12 juni voormiddag

1. Bespreek samplen en Nyquist
2. Bespreek vacuümpompen
   • Bijvraag: Welke drukmeters kan je gebruiken bij Ultrahoog Vacuum (die moet je wel zonder cursus kunnen beantwoorden)

2006, 12 juni namiddag

1. Bespreek eigenschappen van verschillende ruisbronnen
2. Bespreek methoden van temperatuursbepaling en de werkingsprincipes van thermosensoren
   • Bijvraag: Wat zegt het Nyquist-theorema?

2006, 13 juni voormiddag

1. Bespreek signaalmodulatiemethoden
2. Bespreek werkingsprincipes van druksensoren
   • Bijvraag: Wat zegt het Nyquist-theorema?

2006, 22 juni namiddag

1. Bespreek samplen en Nyquist
2. Bespreek adsorptie en desorptie en Langmuir.
   • Bijvraag: Lock-in werkingsprincipe