MD489Z

MD489Z - Metodă de măsurare a componentelor impedanţei

Info

Publication number: MD489Z
Application number: MDS20110106A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-09-30
Also published as: MD489Y

Abstract

Invenţia se referă la domeniul măsurărilor electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea cu precizie înaltă a componentelor impedanţei.Metoda constă în formarea unui circuit de măsurare în serie din obiectul măsurat, bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse şi un generator de semnal, formarea unui semnal de dezechilibru din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului, controlul defazajului dintre semnalul de dezechilibru şi semnalele de referinţă, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei reproduse de convertor în stare de echilibru. Reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor se efectuează concomitent, până la atingerea defazajului de 180° sau 0°dintre semnalul de dezechilibru şi cel de referinţă, iar în calitate de semnale de referinţă pentru reglarea componentelor activă şi reactivă se utilizează respectiv căderile de tensiune pe componentele reactivă şi activă ale impedanţei reproduse de convertor.

Description

Invenţia se referă la domeniul măsurărilor electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea cu precizie înaltă a componentelor impedanţei.

Cea mai apropiată soluţie este metoda de măsurare a componentelor impedanţei, care constă în formarea unui circuit de măsurare din obiectul măsurat şi bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă, controlul semnalului de dezechilibru, obţinut în urma interacţiunii circuitului rezonant cu semnalul de măsurare, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa lor de componentele impedanţei reproduse de convertor. Reglarea componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse de convertor se efectuează în două etape consecutive: la prima etapă se reglează componenta activă, iar la etapa a doua - componenta reactivă [1].

Dezavantajul acestei metode constă în timpul considerabil de măsurare din cauza celor două etape consecutive de reglare, ceea ce complică aplicarea practică.

Problema pe care o rezolvă invenţia este majorarea vitezei de măsurare şi, ca urmare, simplificarea aplicării practice.

Metoda, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că constă în formarea unui circuit de măsurare în serie din obiectul măsurat, bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse şi un generator de semnal, formarea unui semnal de dezechilibru din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului, controlul defazajului dintre semnalul de dezechilibru şi semnalele de referinţă, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei reproduse de convertor în stare de echilibru. Reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor se efectuează concomitent, până la atingerea defazajului de 180° sau 0° dintre semnalul de dezechilibru şi cel de referinţă, iar în calitate de semnale de referinţă pentru reglarea componentelor activă şi reactivă se utilizează respectiv căderile de tensiune pe componentele reactivă şi activă ale impedanţei reproduse de convertor.

Rezultatul invenţiei constă în majorarea vitezei de măsurare a componentelor impedanţei.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă diagramele vectoriale ale procesului de măsurare.

Conform metodei propuse obiectul măsurat cu impedanţa ZX, convertorul de impedanţă cu impedanţa de ieşire Zr şi generatorul de semnal cu curentul de ieşire I formează un circuit rezonant în serie. Impedanţa măsurată ZX şi impedanţa de referinţă Zr, reprodusă de convertor, pot fi reprezentate în coordonate carteziene:

ZX = RX + jXX\tab\tab\tab\tab\tab\tab\tab(1)

Zr = Rr + jXr , (2)

unde: RX, XX, Rr, Xr - respectiv, componentele activă şi reactivă ale impedanţelor măsurată şi de referinţă;

j - unitatea imaginară.

Semnalul de dezechilibru Ude prezintă suma căderilor de tensiune pe componentele activă (Ux) şi reactivă (Ur) ale impedanţelor măsurată şi de referinţă şi poate fi reprezentat:

Ude=Ux +Ur =I(Zx + Zr) =I[(Rx +jXx) + (Rr + jXr)]. \tab(3)

Impedanţa de referinţă Zr se reproduce de convertorul de impedanţă cu posibilitatea reglării independente a componentelor activă Rr şi reactivă Xr.

Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin două operaţii concomitente de reglare. La prima operaţie (vezi fig. 1) se reglează componenta activă Rr a impedanţei de referinţă, reprodusă de convertor, până la valoarea Rr0, căderea de tensiune pe aceasta obţinând valoarea URr0. Acest moment se determină după egalarea cu 180° sau 0° a defazajului dintre semnalele de dezechilibru Ude şi de referinţă UXr. În operaţia a doua, concomitentă cu prima (vezi fig. 2), se reglează componenta reactivă Xr a impedanţei de referinţă până la valoarea Xr0, căderea de tensiune pe aceasta obţinând valoarea UXr0. Acest moment se determină după egalarea cu 180° sau 0° a defazajului dintre semnalele de dezechilibru Ude şi de referinţă URr. La finisarea procesului de echilibrare a circuitului de măsurare (vezi fig. 3):

I[(Rx + jXx) + (Rr0 + jXr0)] = 0. \tab\tab\tab\tab(4)

Soluţia ecuaţiei (4), care prezintă rezultatul măsurării, este:

Rx = -Rr0 , Xx = -Xr0. \tab\tab\tab\tab\tab(5)

După cum rezultă din relaţia (5), la finisarea procesului de măsurare componentele activă şi reactivă ale impedanţei măsurate se exprimă respectiv prin componentele activă şi reactivă ale impedanţei de referinţă şi sunt reprezentate în coordonate carteziene.

Ca exemplu de implementare practică poate servi măsurarea componentelor impedanţei unei bobine de inductanţă, care conţine componenta reactivă Xx = 10 kΩ şi componenta activă Rx= 1 kΩ. Din inductanţa măsurată şi bornele de ieşire ale convertorului de impedanţă se formează un circuit de măsurare în serie, alimentat cu un curent I = 1 mA. La prima operaţie de echilibrare a circuitului de măsurare se reglează componenta activă a impedanţei de referinţă până la valoarea Rr0 = -1 kΩ. La a doua operaţie de echilibrare se reglează componenta reactivă a impedanţei de referinţă până la valoarea Xr0 = -10 kΩ. Valorile componentelor impedanţei măsurate constituie: RX = -Rr0 =1 kΩ, XX = -Xr0 = 10 kΩ, acesta fiind rezultatul măsurării.

1. MD 3577 G2 2008.04.30

Claims

Metodă de măsurare a componentelor impedanţei, care constă în formarea unui circuit de măsurare în serie din obiectul măsurat, bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse şi un generator de semnal; formarea unui semnal de dezechilibru din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului; controlul defazajului dintre semnalul de dezechilibru şi semnalele de referinţă; echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei reproduse de convertor în stare de echilibru, caracterizată prin aceea că reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor se efectuează concomitent, până la atingerea defazajului de 180° sau 0° dintre semnalul de dezechilibru şi cel de referinţă, iar în calitate de semnale de referinţă pentru reglarea componentelor activă şi reactivă se utilizează respectiv căderile de tensiune pe componentele reactivă şi activă ale impedanţei reproduse de convertor.