MD591Z

MD591Z - Metodă de măsurare a componentei impedanţei

Info

Publication number: MD591Z
Application number: MDS20120128A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-08-31
Also published as: MD591Y

Abstract

Invenţia se referă la domeniul măsurărilor electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea cu precizie înaltă a unei componente a impedanţei.Metoda de măsurare a componentei impedanţei include formarea unui circuit de măsurare în serie, constând dintr-un obiect măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă şi un generator de semnal, controlul defazajului între semnalul de referinţă şi semnalul de dezechilibru, format din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentei corespunzătoare celei măsurate a impedanţei reproduse de convertor, precum şi determinarea valorii componentei măsurate a impedanţei din egalitatea ei cu valoarea componentei reglate a impedanţei reproduse de convertor în starea de echilibru luată cu semn opus. Semnalul de referinţă se formează cu o fază, care coincide cu faza componentei măsurate a impedanţei. Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de referinţă şi semnalul de dezechilibru.

Description

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

Este cunoscută o metodă de măsurare a unei componente a impedanţei, care prevede formarea unui circuit de măsurare în serie, constând dintr-un obiect măsurat, un convertor de impedanţă şi un generator de semnal, formarea unui semnal de referinţă cu faza, care coincide cu faza componentei nemăsurate a impedanţei reproduse de convertor, echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin reglarea componentei impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea unui defazaj de 0 sau 180° între semnalul de dezechilibru şi cel de referinţă şi determinarea componentei măsurate a impedanţei necunoscute din egalitatea ei cu semn opus cu componenta impedanţei reproduse de convertor [1].

Dezavantajul acestei metode constă în formarea semnalului de referinţă cu faza, care coincide cu faza componentei nemăsurate a impedanţei reproduse de convertor. Aceasta necesită utilizarea unui convertor de impedanţă cu structură complexă, ceea ce complică implementarea practică a metodei.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în simplificarea metodei de măsurare a componentei impedanţei.

Metoda de măsurare a componentei impedanţei, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate prin aceea că include formarea unui circuit de măsurare în serie, constând dintr-un obiect măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă şi un generator de semnal, controlul defazajului între semnalul de referinţă şi semnalul de dezechilibru, format din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentei corespunzătoare celei măsurate a impedanţei reproduse de convertor, precum şi determinarea valorii componentei măsurate a impedanţei din egalitatea ei cu valoarea componentei reglate a impedanţei reproduse de convertor în starea de echilibru luată cu semn opus. Semnalul de referinţă se formează cu o fază, care coincide cu faza componentei măsurate a impedanţei. Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de referinţă şi semnalul de dezechilibru.

Rezultatul invenţiei constă în asigurarea măsurării cu mare precizie a componentei active sau reactive a impedanţei.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-2, care reprezintă:

- fig.1, metoda în cazul măsurării componentei active a impedanţei;

- fig.2, metoda în cazul măsurării componentei reactive a impedanţei.

Impedanţa măsurată Zx şi impedanţa reprodusă de convertor Zr pot fi reprezentate:

Zx = Rx + jXx (1)

Zr = Rr + jXr, (2)

unde: Rx, Xx, Rr, Xr - respectiv, componentele active şi reactive ale impedanţei măsurate şi celei reproduse de convertor, j - unitate imaginară.

Obiectul măsurat cu impedanţa 1 şi convertorul de impedanţă cu impedanţa de ieşire 2 formează un circuit rezonant în serie, alimentat cu semnul de măsurare cu intensitatea curentului I, care formează căderile de tensiune Ux pe impedanţa măsurată şi Ur pe impedanţa de referinţă.

Tensiunea Ude, obţinută în urma interacţiunii curentului I cu circuitul rezonant, este:

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

În cazul măsurării componentei active Rx a impedanţei Zx (fig. 1) poate fi utilizat un convertor de rezistenţă negativă, pentru care Zr = Rr. Semnalul de referinţă va avea aceeaşi fază, ca şi căderea de tensiune pe impedanţa reprodusă de convertor. În procesul de măsurare se reglează componenta Rr până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de dezechilibru şi cel de referinţă. Conform fig. 1, acestei stări îi corespunde:

I(Rx + Rr) = 0 (4)

Soluţia ecuaţiei (4) este Rx = -Rr, ceea ce constituie rezultatul măsurării.

În cazul măsurării componentei reactive Xx a impedanţei Zx (fig. 2) poate fi utilizat un convertor de impedanţă cu caracter reactiv, pentru care Zr = jXr. În procesul de măsurare se reglează componenta Xr până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de dezechilibru şi cel de referinţă. Conform fig. 2, acestei stări îi corespunde:

I(Xx + Xr) = 0 (5)

Soluţia ecuaţiei (5) este Xx = -Xr, ceea ce constituie rezultatul măsurării.

După cum rezultă din (4), (5), la terminarea procesului de măsurare componentele măsurate ale impedanţei necunoscute se exprimă respectiv prin componenta activă sau reactivă a impedanţei reproduse de convertor.

Exemplu de implementare practică.

Măsurarea componentelor impedanţei unei bobine de inductanţă, care conţine componenta reactivă Xx = 10 kΩ şi componenta activă Rx = 1 kΩ decurge în modul următor. Din bobina măsurată şi contactele de ieşire ale convertorului de impedanţă se formează un circuit rezonant de măsurare în serie alimentat de un curent I = 1mA. În cazul măsurării componentei active a impedanţei convertorul reproduce o rezistenţă negativă, care se reglează până la valoarea Rr = -1 kΩ. În cazul măsurării componentei reactive a impedanţei bobinei convertorul reproduce o impedanţă cu caracter reactiv, care se reglează până la valoarea Xx = -10 kΩ. Conform (4), (5), valorile componentelor măsurate ale impedanţei bobinei constituie în primul caz Rx = -Rr = 1 kΩ, iar într-al doilea caz Xx = -Xr = 10 kΩ, care reprezintă rezultatele măsurărilor.

1. MD 447 Z 2012.06.30

Claims

Metodă de măsurare a componentei impedanţei, care include formarea unui circuit de măsurare în serie, constând dintr-un obiect măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă şi un generator de semnal; controlul defazajului între semnalul de referinţă şi semnalul de dezechilibru, format din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului; echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentei corespunzătoare celei măsurate a impedanţei reproduse de convertor; determinarea valorii componentei măsurate a impedanţei din egalitatea ei cu valoarea componentei reglate a impedanţei reproduse de convertor în starea de echilibru luată cu semn opus, caracterizată prin aceea că semnalul de referinţă se formează cu o fază, care coincide cu faza componentei măsurate a impedanţei; echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de referinţă şi semnalul de dezechilibru.