MD662Z

MD662Z - Metodă de măsurare a componentelor impedanţei

Info

Publication number: MD662Z
Application number: MDS20130002A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-02-28
Also published as: MD662Y

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 înserie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă de referinţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă 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 primului şi celui de-al doilea defazaje dintre semnalul de dezechilibru şi căderile de tensiune, respectiv, pe componentele reactivă şi activă ale impedanţei de referinţă, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor activă şi reactivă ale impedanţei de referinţă până la atingerea primului şi celui de-al doilea defazaje de 180° sau 0°, şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută aacestorade componentele impedanţei de referinţă în stare de echilibru. Metoda mai include calibrarea circuitului de măsurare, care constă în conectarea în locul obiectului măsurat a unui dipol cu valoare cunoscută a impedanţei, instalarea valorii impedanţei de referinţă egală cu valoarea calculată pentru starea de echilibru, ajustarea convertorului de impedanţă până la echilibrarea circuitului de măsurare şi utilizarea setărilor de ajustare obţinute la calibrare în procesul măsurării nemijlocite a impedanţei. Calibrarea circuitului de măsurare se efectuează înainte de măsurarea nemijlocită a impedanţei obiectului măsurat, înainte de un ciclu de măsurări sau în procesul deservirii tehnice.

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 contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă, alimentarea circuitului cu semnal de măsurare, controlul semnalului de dezechilibru, obţinut în urma interacţiunii circuitului rezonant cu semnalul de măsurare, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea impedanţei reproduse de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa lor cunoscută de componentele impedanţei reproduse de convertor [1].

Dezavantajul acestei metode constă în prezenţa erorii de măsurare, cauzate de eroarea convertorului de impedanţă, apărută din cauza acţiunii factorilor externi şi interni, aşa ca variaţia temperaturii, degradarea şi erorile componentelor convertorului.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în mărirea preciziei de măsurare.

Metoda, conform invenţiei, înlătură dezavantajul menţionat mai sus prin aceea că constă în formarea unui circuit de măsurare în serie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă de referinţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă 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 primului şi celui de-al doilea defazaje dintre semnalul de dezechilibru şi căderile de tensiune, respectiv, pe componentele reactivă şi activă ale impedanţei de referinţă, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor activă şi reactivă ale impedanţei de referinţă până la atingerea primului şi celui de-al doilea defazaje de 180° sau 0°, şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei de referinţă în stare de echilibru. Metoda mai include calibrarea circuitului de măsurare, care constă în conectarea în locul obiectului măsurat a unui dipol cu valoare cunoscută a impedanţei, instalarea valorii impedanţei de referinţă egală cu valoarea calculată pentru starea de echilibru, ajustarea convertorului de impedanţă până la echilibrarea circuitului de măsurare şi utilizarea setărilor de ajustare obţinute la calibrare în procesul măsurării nemijlocite a impedanţei. Calibrarea circuitului de măsurare se efectuează înainte de măsurarea nemijlocită a impedanţei obiectului măsurat, înainte de un ciclu de măsurări sau în procesul deservirii tehnice.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în posibilitatea măsurării cu precizie înaltă a componentelor impedanţei în coordonate carteziene.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă diagramele vectoriale ale procesului de măsurare.

Conform metodei propuse, la etapa de calibrare (fig. 1) în circuitul de măsurare, realizat conform metodei cunoscute [1], în loc de obiectul măsurat se conectează un dipol de calibrare cu impedanţa cunoscută Zc=Rc+jXc şi se instalează valorile componentelor impedanţei de referinţă Zr=Rr+jXr, reproduse de convertor, egale cu valorile calculate pentru starea de echilibru Rr=-Rc, Xr=-Xc. Din cauza erorilor convertorului căderea de tensiune pe impedanţa de referinţă va avea valoarea, de exemplu, UZr1=URr1+jUXr1, cauzând semnalul de dezechilibru Ude1. Prin ajustarea convertorului de impedanţă se reglează valorile componentelor activă şi reactivă ale impedanţei de referinţă până la obţinerea stării de echilibru în circuitul de măsurare, căreia îi corespunde valoarea căderii de tensiune pe impedanţa de referinţă UZr0=URr0+jUXr0. Setările obţinute în procesul de calibrare exclud eroarea convertorului şi se utilizează ulterior pentru corecţia valorii impedanţei de referinţă în procesul măsurării.

Procesul de măsurare nemijlocită a impedanţei necunoscute Zx se efectuează prin metoda cunoscută [1] (fig. 2), convertorul de impedanţă posedând setările de ajustare obţinute în procesul de calibrare. Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin reglarea componentelor impedanţei de referinţă Zr până la obţinerea stării de echilibru după ambele componente ale impedanţei măsurate Zx. În procesul echilibrării căderea de tensiune pe impedanţa de referinţă UZr=URr+jUXr poate căpăta valorile UZr1=URr1+jUXr1, UZr2=URr2+jUXr2, UZr0=URr0+jUXr0, ultima din ele corespunzând stării de echilibru.

Ca exemplu de implementare practică poate servi măsurarea componentelor impedanţei unei bobine de inductanţă, care conţine componenta reactivă Xx = 5 KΩ şi componenta activă Rx = 2 KΩ. La etapa de calibrare în circuit în loc de bobina măsurată se conectează un obiect cu impedanţa cunoscută, de exemplu Zc=(10+j5) KΩ, şi se instalează valoarea impedanţei de referinţă reproduse de convertor Zr=(-10-j5) KΩ. Din cauza erorilor convertorului valoarea reală a impedanţei de referinţă diferă de cea instalată, constituind, de exemplu, Zr=(-9-j4) KΩ, ceea ce duce la dezechilibru în circuitul de măsurare. Prin ajustarea convertorului se reglează valoarea impedanţei de referinţă până la obţinerea stării de echilibru. La etapa măsurării nemijlocite în circuit se conectează bobina măsurată şi se echilibrează circuitul de măsurare prin reglarea impedanţei de referinţă până la satisfacerea condiţiei de echilibru. Valoarea impedanţei măsurate constituie Zx=(5+j2) KΩ şi se determină după valorile de reglare ale componentelor impedanţei reproduse de convertor în starea de echilibru.

1. MD 489 Z 2012.09.30

Claims

1. Metodă de măsurare a componentelor impedanţei, care constă în formarea unui circuit de măsurare în serie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă de referinţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă 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 primului şi celui de-al doilea defazaje dintre semnalul de dezechilibru şi căderile de tensiune respectiv pe componentele reactivă şi activă ale impedanţei de referinţă; echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor activă şi reactivă ale impedanţei de referinţă până la atingerea primului şi celui de-al doilea defazaje de 180° sau 0°, şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei de referinţă în stare de echilibru, caracterizată prin aceea că se efectuează calibrarea circuitului de măsurare, care constă în conectarea în locul obiectului măsurat a unui dipol cu valoare cunoscută a impedanţei, instalarea valorii impedanţei de referinţă egală cu valoarea calculată pentru starea de echilibru, ajustarea convertorului de impedanţă până la echilibrarea circuitului de măsurare şi utilizarea setărilor de ajustare obţinute la calibrare în procesul măsurării nemijlocite a impedanţei.

2. Metodă de măsurare a componentelor impedanţei, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că calibrarea circuitului de măsurare se efectuează înainte de măsurarea nemijlocită a impedanţei obiectului măsurat, înainte de un ciclu de măsurări sau în procesul deservirii tehnice.