MD544Z

MD544Z - Admittance meter

Info

Publication number: MD544Z
Application number: MDS20110183A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-04-30
Also published as: MD544Y

Abstract

The invention relates to the electrical and electronic measuring technique and can be used for high-precision measurement of admittance components in polar coordinates.The admittance meter includes a signal generator (1), having one output contact connected to the common wire, an admittance converter (4) with two output contacts, two inputs for independent regulation of modulus and phase of the reproduced admittance and a reference contact, wherein the voltage phase coincides with the current phase through the reproduced admittance, a current-voltage converter (5), and two terminals (2) and (3) for connecting the measuring object, the first terminal (2) being connected to the first output contact of the admittance converter (4) and to the input of the current-voltage converter (5). The admittance meter further contains a phase meter (6) connected with the reference input to the reference contact of the admittance converter (4). The current-voltage converter (5) is made with an asymmetric input relative to the common wire and has its output connected to the signal input of the phase meter (6). As admittance converter (4) is used a floating admittance converter with preset values of the modulus and phase of the reproduced admittance equal to, respectively, the range maximum value and 180°, having its second output contact connected to the second terminal (3) and the second output contact of the generator (1).

Description

Invenţia se referă la tehnica de măsurări electrice şi electronice şi poate fi utilizată la măsurarea cu precizie înaltă a componentelor admitanţei în coordonate polare. The invention relates to electrical and electronic measurement techniques and can be used for high-precision measurement of admittance components in polar coordinates.

Este cunoscut un admitanţmetru, care conţine un generator de semnal, două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, un convertor curent-tensiune cu intrări diferenţiale, conectate respectiv cu ieşirea generatorului şi cu o clemă, precum şi un convertor de admitanţă, conectat cu ieşirea la clemele sus-numite. Admitanţmetrul mai conţine un bloc de comandă cu o intrare de semnal, conectată la ieşirea convertorului curent-tensiune, cu o intrare de referinţă, conectată la un contact de referinţă al convertorului şi două ieşiri, conectate la intrările convertorului de admitanţă. Admitanţmetrul asigură măsurarea automată a componentelor admitanţei în coordonate polare. Starea circuitului de măsurare se determină după faza curentului, care trece prin intrările convertorului curent-tensiune, iar măsurarea componentelor admitanţei se efectuează prin reglarea consecutivă a fazei şi modulului admitanţei reproduse de convertorul de admitanţă [1]. An admittance meter is known, which contains a signal generator, two terminals for connecting the measured object, a current-voltage converter with differential inputs, respectively connected to the generator output and to a terminal, as well as an admittance converter, connected with the output to the above-mentioned terminals. The admittance meter also contains a control block with a signal input, connected to the output of the current-voltage converter, with a reference input, connected to a reference contact of the converter and two outputs, connected to the inputs of the admittance converter. The admittance meter provides automatic measurement of the admittance components in polar coordinates. The state of the measuring circuit is determined by the phase of the current, which passes through the inputs of the current-voltage converter, and the measurement of the admittance components is carried out by consecutively adjusting the phase and modulus of the admittance reproduced by the admittance converter [1].

Dezavantajele acestui admitanţmetru sunt: The disadvantages of this admittance meter are:

- structura complicată, determinată de necesitatea utilizării blocului de comandă, care posedă structură şi algoritm de funcţionare complicate; - complicated structure, determined by the need to use the control block, which has a complicated structure and operating algorithm;

- eroarea cauzată de influenţa impedanţei de intrare de mod comun a convertorului curent-tensiune, care şuntează admitanţa măsurată şi rezultă în eroare de măsurare. - the error caused by the influence of the common-mode input impedance of the current-to-voltage converter, which shunts the measured admittance and results in measurement error.

Aceste dezavantaje rezultă în preţul de cost înalt şi eroarea considerabilă de măsurare. These disadvantages result in high cost and considerable measurement error.

Problemele pe care le soluţionează invenţia sunt simplificarea construcţiei şi mărirea preciziei de măsurare. The problems solved by the invention are simplifying the construction and increasing the measurement accuracy.

Admitanţmetrul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un generator de semnal, conectat cu un contact de ieşire la masă; un convertor de admitanţă cu două contacte de ieşire, două intrări pentru reglarea independentă a modulului şi fazei admitanţei reproduse şi un contact de referinţă, pe care faza tensiunii coincide cu faza curentului prin admitanţa reprodusă; un convertor curent-tensiune, precum şi două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, prima clemă fiind conectată la primul contact de ieşire al convertorului de admitanţă şi la intrarea convertorului curent-tensiune. Admitanţmetrul mai conţine un fazmetru, conectat cu intrarea de referinţă la contactul de referinţă al convertorului de admitanţă; convertorul curent-tensiune este executat cu intrare asimetrică faţă de masă şi este conectat cu ieşirea la intrarea de semnal a fazmetrului, iar în calitate de convertor de admitanţă se utilizează un convertor de admitanţă flotantă, conectat cu cel de-al doilea contact de ieşire la cea de-a doua clemă şi la cel de-al doilea contact de ieşire al generatorului. Convertorul de admitanţă posedă valori prestabilite ale modulului şi fazei admitanţei reproduse, egale, respectiv, cu valoarea maximă a benzii de valori şi 180°. The admittance meter, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by containing a signal generator, connected with an output contact to the ground; an admittance converter with two output contacts, two inputs for independent adjustment of the modulus and phase of the reproduced admittance and a reference contact, on which the voltage phase coincides with the current phase through the reproduced admittance; a current-voltage converter, as well as two terminals for connecting the measured object, the first terminal being connected to the first output contact of the admittance converter and to the input of the current-voltage converter. The admittance meter also contains a phase meter, connected with the reference input to the reference contact of the admittance converter; The current-voltage converter is made with an asymmetrical input to the ground and is connected with the output to the signal input of the phase meter, and as an admittance converter a floating admittance converter is used, connected with the second output contact to the second terminal and to the second output contact of the generator. The admittance converter has preset values of the modulus and phase of the reproduced admittance, equal, respectively, to the maximum value of the value band and 180°.

Rezultatul invenţiei prezintă un admitanţmetru cu structură simplă pentru măsurarea cu precizie înaltă a componentelor admitanţei în coordonate polare. The result of the invention presents an admittance meter with a simple structure for high-precision measurement of admittance components in polar coordinates.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă structura admitanţmetrului. The invention is explained by the drawing in the figure, which represents the structure of the admittance meter.

Admitanţmetrul conţine generatorul de semnal 1, clemele 2 şi 3 pentru conectarea obiectului măsurat, convertorul de admitanţă flotantă 4 cu două intrări de comandă, cu două contacte de ieşire, conectate respectiv la clemele 2 şi 3, şi cu un contact de referinţă, pe care se produce tensiunea Uref. Admitanţmetrul mai conţine un convertor curent-tensiune 5 cu intrare asimetrică faţă de masă, conectată la clema 2, şi fazmetrul 6, conectat cu intrarea de semnal la ieşirea convertorului curent-tensiune 5, iar cu intrarea de referinţă la contactul de referinţă al convertorului 4. Un contact de ieşire al generatorului 1 este conectat la clema 3, al doilea contact de ieşire - la masă, iar reglarea componentelor admitanţei YR, reproduse de convertor, se efectuează respectiv prin intrările γR, ψR. The admittance meter contains the signal generator 1, terminals 2 and 3 for connecting the measured object, the floating admittance converter 4 with two control inputs, with two output contacts, connected to terminals 2 and 3, respectively, and with a reference contact, on which the voltage Uref is produced. The admittance meter also contains a current-voltage converter 5 with an asymmetric input to the ground, connected to terminal 2, and the phase meter 6, connected with the signal input to the output of the current-voltage converter 5, and with the reference input to the reference contact of the converter 4. One output contact of the generator 1 is connected to terminal 3, the second output contact - to the ground, and the adjustment of the admittance components YR, reproduced by the converter, is carried out respectively through the inputs γR, ψR.

Admitanţmetrul funcţionează în modul următor. The admittance meter operates in the following mode.

Obiectul măsurat cu admitanţa YX = γX exp (jψX) se conectează la clemele 2 şi 3. Convertorul de admitanţă 4 (MD 3173 G2 2006.10.31) reproduce la clemele de ieşire o admitanţă YR = γR exp (jψR), care împreună cu admitanţa măsurată YX formează un circuit rezonant paralel alimentat cu tensiunea UG de generatorul 1. Curentul Ide prin circuitul rezonant serveşte în calitate de semnal de intrare pentru convertorul curent-tensiune 5 cu coeficientul de conversie Kconv, la ieşirea căruia se formează semnalul de dezechilibru Ude = Ide · Kconv. Fazmetrul 7 măsoară defazajul între tensiunile Ude şi Uref. The measured object with admittance YX = γX exp (jψX) is connected to terminals 2 and 3. The admittance converter 4 (MD 3173 G2 2006.10.31) reproduces at the output terminals an admittance YR = γR exp (jψR), which together with the measured admittance YX forms a parallel resonant circuit supplied with the voltage UG by the generator 1. The current Ide through the resonant circuit serves as an input signal for the current-voltage converter 5 with the conversion coefficient Kconv, at the output of which the unbalance signal Ude = Ide · Kconv is formed. The phase meter 7 measures the phase shift between the voltages Ude and Uref.

Procesul de măsurare se efectuează în modul următor. În starea iniţială convertorul de admitanţă reproduce la contactele de ieşire o admitanţă YR cu valoarea maximă a modulului γR şi cu faza ψR = 180°. La prima etapă de echilibrare a circuitului de măsurare se reglează faza ψR a admitanţei reproduse de convertorul de admitanţă prin intrarea de reglare ψR până la obţinerea unui defazaj de 0° între tensiunile Ude şi Uref. La etapa a doua se reglează modulul γR al admitanţei reproduse de convertorul de admitanţă prin intrarea de reglare γR până la momentul trecerii defazajului între aceste două semnale de la valoarea 0° la valoarea 180°. Acestei stări îi corespunde starea de echilibru în circuitul de măsurare. Valorile componentelor admitanţei măsurate se determină după valorile componentelor admitanţei reproduse de convertor: γX = γR, ψX = ψR - 180°, ceea ce prezintă rezultatul măsurării. The measurement process is carried out in the following way. In the initial state, the admittance converter reproduces at the output contacts an admittance YR with the maximum value of the modulus γR and with the phase ψR = 180°. At the first stage of balancing the measuring circuit, the phase ψR of the admittance reproduced by the admittance converter is adjusted through the adjustment input ψR until a phase shift of 0° between the voltages Ude and Uref is obtained. At the second stage, the modulus γR of the admittance reproduced by the admittance converter is adjusted through the adjustment input γR until the phase shift between these two signals passes from the value 0° to the value 180°. This state corresponds to the equilibrium state in the measuring circuit. The values of the measured admittance components are determined according to the values of the admittance components reproduced by the converter: γX = γR, ψX = ψR - 180°, which presents the measurement result.

În calitate de exemplu de implementare practică poate servi cazul în care admitanţmetrul se utilizează pentru măsurarea unei admitanţe cu valoarea modulului γX = 7 Sm şi a fazei ψX = 30°. Valoarea prestabilită a modulului admitanţei reproduse de convertorul de admitanţă constituie, de exemplu, GR = 10 Sm, iar a fazei: ψR = 180°. La prima etapă se reglează lin faza ψR până la obţinerea unui defazaj de 0° între semnalele Ude şi Uref, ceea ce corespunde valorii ψR = 180° + 30° = 210°. La etapa a doua se reglează modulul γR până la trecerea defazajului între semnalele Ude şi Uref de la valoarea 0° la valoarea 180°, ceea ce corespunde valorii γR = 7 Sm. La terminarea procesului de echilibrare componentele admitanţei măsurate se determină: γX = γR = 7 Sm şi ψX = ψR - 180° = 210° - 180° = 30°. As an example of practical implementation, the case where the admittance meter is used to measure an admittance with the value of the modulus γX = 7 Sm and the phase ψX = 30° can serve. The preset value of the admittance modulus reproduced by the admittance converter is, for example, GR = 10 Sm, and of the phase: ψR = 180°. In the first stage, the phase ψR is smoothly adjusted until a phase shift of 0° is obtained between the signals Ude and Uref, which corresponds to the value ψR = 180° + 30° = 210°. In the second stage, the modulus γR is adjusted until the phase shift between the signals Ude and Uref changes from the value 0° to the value 180°, which corresponds to the value γR = 7 Sm. At the end of the balancing process, the components of the measured admittance are determined: γX = γR = 7 Sm and ψX = ψR - 180° = 210° - 180° = 30°.

1. MD 3462 G2 2007.12.31 1. MD 3462 G2 2007.12.31

Claims

Admittance meter, which contains a signal generator, connected with an output contact to the ground; an admittance converter with two output contacts, two inputs for independent adjustment of the module and phase of the reproduced admittance and a reference contact, on which the voltage phase coincides with the current phase through the reproduced admittance; a current-voltage converter; two terminals for connecting the measured object, the first terminal being connected to the first output contact of the admittance converter and to the input of the current-voltage converter, characterized in that it also contains a phase meter, connected with the reference input to the reference contact of the admittance converter; the current-voltage converter is made with an asymmetrical input to the ground and is connected with the output to the signal input of the phase meter; As an admittance converter, a floating admittance converter is used with preset values of the modulus and phase of the reproduced admittance, equal, respectively, to the maximum value of the value band and 180°, connected with the second output contact to the second terminal and to the second output contact of the generator.