MD628Z

MD628Z - Metodă de măsurare a componentelor impedanţei

Info

Publication number: MD628Z
Application number: MDS20120170A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-11-30
Also published as: MD628Y

Abstract

Invenţia se referă la domeniul măsurărilor electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea cu precizie înaltă a componentelor impedanţei.Metoda de măsurare a componentelor impedanţei constă în formarea unui circuit de măsurare rezonant în serie, constând din obiectul măsurat, bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu reglare independentă a modulului şi fazei impedanţei reproduse şi cu valori preinstalate ale modulului şi fazei impedanţei reproduse, egale respectiv cu valoarea maximă a benzii de reglare şi 180°, alimentarea circuitului de măsurare cu un semnal de măsurare, formarea unui semnal de dezechilibru în urma interacţiunii circuitului de măsurare cu semnalul de măsurare, formarea unui semnal de referinţă cu aceeaşi fază ca şi impedanţa reprodusă de convertor, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor, inclusiv a fazei în banda de valori 90…270°, şi determinarea componentelor impedanţei necunoscute din dependenţa lor de mărimile de intrare ale convertorului. Suplimentar se formează un al doilea semnal de referinţă, cu faza egală cu faza curentului din circuitul de măsurare. Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin reglări concomitente a modulului impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de dezechilibru şi cel de-al doilea semnal de referinţă şi a fazei impedanţei reproduse de convertor până la atingerea valorii defazajului între semnalul de dezechilibru şi primul semnal de referinţă egale cu 0° sau 180°, iar procesul de echilibrare se opreşte la obţinerea valorii modulului semnalului de dezechilibru egale cu zero.

Description

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

Se cunoaşte metoda de măsurare a componentelor impedanţei, care constă în formarea unui circuit rezonant de măsurare din obiectul măsurat şi bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu valori iniţiale preinstalate ale componentelor, alimentarea circuitului de măsurare cu un semnal de măsurare, formarea unui semnal de dezechilibru în urma interacţiunii circuitului de măsurare cu semnalul de măsurare şi formarea unui semnal de referinţă. Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează în două etape consecutive prin reglarea impedanţei reproduse de convertor. Metoda asigură determinarea modulului şi fazei impedanţei necunoscute din dependenţa lor de mărimile de intrare ale convertorului în stare de echilibru al circuitului de măsurare [1].

Dezavantajul acestei metode constă în timpul mare de măsurare, cauzat de necesitatea efectuării a două etape consecutive de echilibrare.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în micşorarea timpului de măsurare.

Metoda, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că constă în formarea unui circuit de măsurare rezonant în serie, constând din obiectul măsurat, bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu reglare independentă a modulului şi fazei impedanţei reproduse şi cu valori preinstalate ale modulului şi fazei impedanţei reproduse, egale respectiv cu valoarea maximă a benzii de reglare şi 180°, alimentarea circuitului de măsurare cu un semnal de măsurare, formarea unui semnal de dezechilibru în urma interacţiunii circuitului de măsurare cu semnalul de măsurare, formarea unui semnal de referinţă cu aceeaşi fază ca şi impedanţa reprodusă de convertor, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor, inclusiv a fazei în banda de valori 90…270°, şi determinarea componentelor impedanţei necunoscute din dependenţa lor de mărimile de intrare ale convertorului. Suplimentar se formează un al doilea semnal de referinţă, cu faza egală cu faza curentului din circuitul de măsurare. Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin reglări concomitente a modulului impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de dezechilibru şi cel de-al doilea semnal de referinţă şi a fazei impedanţei reproduse de convertor până la atingerea valorii defazajului între semnalul de dezechilibru şi primul semnal de referinţă egale cu 0° sau 180°, iar procesul de echilibrare se opreşte la obţinerea valorii modulului semnalului de dezechilibru egale cu zero.

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

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

fig.1 - diagrama vectorială, care ilustrează procesul de echilibrare a circuitului de măsurare la reglarea modulului impedanţei reproduse de convertor;

fig 2 - diagrama vectorială, care ilustrează procesul de echilibrare a circuitului de măsurare la reglarea fazei.

Impedanţa măsurată ZX şi impedanţa de referinţă Zr, reprodusă de convertor, pot fi reprezentate în coordonate polare:

ZX = ZXexp (jφx) (1)

Zr = Zrexp (jφr) (2)

Unde: ZX, Zr, φx, φr - respectiv, modulele şi fazele impedanţelor măsurată şi de referinţă,

j - unitatea imaginară.

Obiectul măsurat cu impedanţa (1) şi convertorul de impedanţă cu impedanţa de ieşire (2) formează un circuit de măsurare rezonant în serie, alimentat cu un semnal de măsurare cu valoarea curentului I.

Convertorul de impedanţă posedă valorile iniţiale preinstalate ale modulului impedanţei reproduse egală cu valoarea maximă a benzii de reglare şi a fazei egală cu 180° (poziţia Ur1 în fig. 1, 2).

Curentul I (vezi fig. 1) formează căderile de tensiune Ux pe impedanţa măsurată şi Ur1 pe impedanţa de referinţă. Suma acestor tensiuni constituie tensiunea Ude1, utilizată în calitate de semnal de dezechilibru:

Ude1 = Ux + Ur = I(ZX+Zr) = I[ZXexp (jφx) + Zrexp (jφr)] (3)

Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin două operaţii efectuate concomitent. Pentru aceasta în calitate de primul semnal de referinţă se utilizează căderea de tensiune pe impedanţa reprodusă de convertor Ur, iar în calitate de al doilea semnal de referinţă - curentul I, care alimentează circuitul de măsurare. În prima operaţie de echilibrare (vezi fig. 1) se reglează modulul impedanţei reproduse de convertor Zr până la obţinerea defazajului de 90° între semnalul de dezechilibru şi cel de-al doilea semnal de referinţă (consecutiv, poziţiile Ur1, Ur2, U°r,). În a doua operaţie de echilibrare (vezi fig. 2) se reglează faza impedanţei reproduse de convertor φr până la atingerea valorii defazajului între semnalul de dezechilibru Ude şi primul semnal de referinţă egale cu 0° sau 180° (consecutiv, poziţiile Ur1, Ur2, U°r). Ambele operaţii de echilibrare se opresc la obţinerea valorii modulului semnalului de dezechilibru Ude = 0 (vezi fig. 2). În această stare valorile fazei şi modulului impedanţei măsurate constituie respectiv:

ZX = Zr, φx = -φr (4)

După cum rezultă din (4), la finisarea procesului de măsurare modulul şi faza impedanţei necunoscute se exprimă respectiv prin modulul şi faza impedanţei de referinţă reproduse de convertor, ceea ce prezintă rezultatul măsurării.

Ca exemplu poate servi măsurarea componentelor unei impedanţe cu valoarea ZX=Zxexp(jφx)= 10(kΩ)·exp(j45°). Valoarea preinstalată a impedanţei reproduse de convertor constituie Zr = Zrexp(jφr) =100(kΩ)·exp(j180°). În prima operaţie de echilibrare (vezi fig. 1) se reglează modulul Zr până la obţinerea defazajului de 90° între semnalul de dezechilibru Ude şi curentul I. În a doua operaţie de echilibrare, efectuată concomitent cu prima (vezi fig. 2), se variază faza φr până la atingerea valorii defazajului între semnalul Ude şi semnalul Ur egale cu 0° sau 180°. Acestei stări îi corespunde valoarea semnalului Ude = 0, ceea ce serveşte ca semnal pentru oprirea procesului de echilibrare. Componentele impedanţei măsurate, conform relaţiilor (4), constituie: Zr = ZX = 10 kΩ, φx = -φr = 45°, ceea ce prezintă rezultatul măsurării.

1. MD 392 Z 2012.01.31

Claims

Metodă de măsurare a componentelor impedanţei, care constă în formarea unui circuit de măsurare rezonant în serie, constând din obiectul măsurat, bornele de ieşire ale unui convertor de impedanţă cu reglare independentă a modulului şi fazei impedanţei reproduse şi cu valori preinstalate ale modulului şi fazei impedanţei reproduse, egale respectiv cu valoarea maximă a benzii de reglare şi 180°; alimentarea circuitului de măsurare cu un semnal de măsurare; formarea unui semnal de dezechilibru în urma interacţiunii circuitului de măsurare cu semnalul de măsurare; formarea unui semnal de referinţă cu aceeaşi fază ca şi impedanţa reprodusă de convertor; echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor, inclusiv a fazei în banda de valori 90…270°, şi determinarea componentelor impedanţei necunoscute din dependenţa lor de mărimile de intrare ale convertorului, caracterizată prin aceea că se formează un al doilea semnal de referinţă, faza acestuia fiind egală cu faza curentului din circuitul de măsurare; echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin reglări concomitente a modulului impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea unui defazaj de 90° între semnalul de dezechilibru şi cel de-al doilea semnal de referinţă şi a fazei impedanţei reproduse de convertor până la atingerea valorii defazajului între semnalul de dezechilibru şi primul semnal de referinţă egale cu 0° sau 180°, iar procesul de echilibrare se opreşte la obţinerea valorii modulului semnalului de dezechilibru egale cu zero.