MD859Z

MD859Z - Metodă de măsurare a componentelor impedanţei

Info

Publication number: MD859Z
Application number: MDS20140018A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-07-31
Also published as: MD859Y

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 rezonant de măsurare în serie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă şi un generator de semnal, formarea unui semnal de dezechilibru din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea stării de rezonanţă între impedanţa măsurată şi impedanţa reprodusă de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei reproduse de convertor în stare de echilibru. Obiectul măsurat se conectează în circuitul de măsurare cu patru cleme, două dintre care se conectează la polii opuşi ai acestui obiect şi se utilizează pentru trecerea curentului prin el, iar celelalte două cleme de asemenea se conectează la polii opuşi ai obiectului măsurat - pentru obţinerea căderii de tensiune pe el.

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 în serie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă 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 [1].

Dezavantajul acestei metode constă în eroarea mare de măsurare în cazul măsurării impedanţelor cu valoare mică, cauzată de prezenţa căderilor parazitare de tensiune pe clemele şi conductoarele de conectare ale obiectului măsurat (vezi fig. 1).

Problema pe care o rezolvă invenţia este majorarea preciziei de măsurare a impedanţelor de valoare mică şi, ca urmare, lărgirea domeniului de utilizare.

Metoda, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că constă în formarea unui circuit rezonant de măsurare în serie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă şi un generator de semnal, formarea unui semnal de dezechilibru din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului, echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea stării de rezonanţă între impedanţa măsurată şi impedanţa reprodusă de convertor şi determinarea componentelor impedanţei măsurate din dependenţa cunoscută a acestora de componentele impedanţei reproduse de convertor în stare de echilibru. Obiectul măsurat se conectează în circuitul de măsurare cu patru cleme, două dintre care se conectează la polii opuşi ai acestui obiect şi se utilizează pentru trecerea curentului prin el, iar celelalte două cleme de asemenea se conectează la polii opuşi ai obiectului măsurat - pentru obţinerea căderii de tensiune pe el.

Rezultatul invenţiei constă în majorarea preciziei de măsurare a componentelor impedanţei într-o bandă largă de valori.

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

- fig. 1, diagrama vectorială a procesului de măsurare conform metodei din cea mai apropiată soluţie;

- fig. 2, diagrama vectorială a procesului de măsurare conform metodei revendicate.

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 sau polare:

ZX = RX + jXX = ZX exp (jφX), (1)

Zr = Rr + jXr = Zr exp (jφr), (2)

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

Zr, φr, ZX, φX - respectiv, modulul şi faza impedanţelor măsurată şi de referinţă;

j - unitatea imaginară.

Aceste impedanţe formează un circuit rezonant în serie, alimentat de curentul I, produs de generator. În metoda din cea mai apropiată soluţie (vezi fig. 1) în acest circuit intră şi rezistenţele contactelor, precum şi ale conductoarelor de conectare RC ale obiectului măsurat, căderea de tensiune pe ele URc ducând la apariţia unei erori considerabile la măsurarea impedanţelor de valoare mică.

Obiectul măsurat se conectează în circuitul de măsurare cu patru cleme, două cleme utilizându-se pentru trecerea curentului I prin el, iar celelalte două - pentru obţinerea căderii de tensiune UX pe el. Ca rezultat, căderea de tensiune URc se exclude din circuitul rezonant şi din expresia pentru semnalul de dezechilibru Ude, care prezintă suma căderilor de tensiune pe componentele activă (Ux) şi reactivă (Ur) ale impedanţelor măsurată şi de referinţă:

Ude = Ux+Ur = I(Zx+Zr) = I[(Rx+jXx)+(Rr+jXr)] = I[ZX exp (jφX)+Zr exp (jφr)]. (3)

Echilibrarea circuitului de măsurare se efectuează prin două operaţii de reglare a componentelor activă Rr şi reactivă Xr, sau a modulului Zr şi a fazei φr ale impedanţei de referinţă, reproduse de convertor, până la valorile, respectiv, Rr0 şi Xr0, căderile de tensiune pe care constituie, respectiv, URr0 şi UXr0. Această stare corespunde rezonanţei tensiunilor în circuitul de măsurare:

I[(Rx+jXx) + (Rr0+jXr0)] = I[ZX exp (jφX)+Zr exp (jφr)] = 0. (4)

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

Rx = - Rr0 , Xx = -Xr0, (5)

sau în coordonate polare:

ZX = Zr, φX = φr + 180° (6)

După cum rezultă din relaţiile (5) şi (6), la finisarea procesului de măsurare componentele impedanţei măsurate se exprimă respectiv prin componentele impedanţei de referinţă în coordonate carteziene (5) sau polare (6) şi nu conţin erori, cauzate de rezistenţele clemelor şi conductoarelor de conectare a obiectului măsurat.

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

1. MD 489 Z 2012.09.30

Claims

Metodă de măsurare a componentelor impedanţei, care constă în formarea unui circuit rezonant de măsurare în serie din obiectul măsurat, contactele de ieşire ale unui convertor de impedanţă şi un generator de semnal; formarea unui semnal de dezechilibru din căderea sumară de tensiune pe obiectul măsurat şi circuitul de ieşire al convertorului; echilibrarea circuitului de măsurare prin reglarea componentelor impedanţei reproduse de convertor până la obţinerea stării de rezonanţă între impedanţa măsurată şi impedanţa reprodusă 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 obiectul măsurat se conectează în circuitul de măsurare cu patru cleme, două dintre care se conectează la polii opuşi ai acestui obiect şi se utilizează pentru trecerea curentului prin el, iar celelalte două cleme de asemenea se conectează la polii opuşi ai obiectului măsurat - pentru obţinerea căderii de tensiune pe el.