MD873Z - Impedanţmetru - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnica de măsurări electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea cu precizie înaltă a componentelor impedanţei.Impedanţmetrul conţine un generator (1) de semnal, un rezistor (2), conectat cu un pol la o ieşire a generatorului (1), două cleme (3 şi 4) pentru conectarea obiectului măsurat, una (3) dintre care este conectată la cel de-al doilea pol al rezistorului (2), un convertor (5) de impedanţă cu două ieşiri, două intrări pentru reglarea componentelor impedanţei reproduse şi un punct de referinţă, un amplificator (6), conectat cu o intrare la clemă (3), două comparatoare (7 şi 8), conectate cu intrările respectiv la ieşirea amplificatorului (6) şi la punctul de referinţă al convertorului (5), precum şi un bloc de comandă (9) cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului (5), şi cu două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor (7 şi 8). O ieşire a convertorului (5) este conectată la clemă (4). A doua ieşire a generatorului (1), a doua intrare a amplificatorului (6) şi a doua ieşire a convertorului (5) sunt conectate la masă. Impedanţmetrul mai conţine un bloc de formare a semnalului (10), conectat cu intrarea la punctul de referinţă al convertorului (5), iar generatorul (1) este dotat cu o intrare de reglare a tensiunii de ieşire, la care este conectată ieşirea blocului de formare a semnalului (10).

Description

Invenţia se referă la tehnica de măsurări electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea cu precizie înaltă a componentelor impedanţei.

Este cunoscut impedanţmetrul, care conţine un generator, un comutator, un bloc de rezistoare, două cleme, un convertor de impedanţă, un amplificator, două comparatoare, precum şi un bloc de comandă. Impedanţmetrul asigură măsurarea componentelor impedanţei într-o bandă largă de valori cu păstrarea constantă a sensibilităţii circuitului de măsurare [1].

Dezavantajele acestui impedanţmetru constau în structura complicată şi procesul complicat de măsurare.

Cea mai apropiată soluţie este impedanţmetrul, care conţine un generator de semnal, un rezistor, două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, precum şi un convertor de impedanţă, toate conectate în serie. Impedanţmetrul de asemenea mai conţine un amplificator, conectat cu intrarea la punctul comun al rezistorului şi unei cleme, două comparatoare, conectate cu intrările respectiv la ieşirea amplificatorului şi la un punct de referinţă al convertorului, precum şi un bloc de comandă, conectat cu ieşirile la intrările convertorului, iar cu intrările - la ieşirile comparatoarelor. Impedanţmetrul asigură măsurarea componentelor impedanţei în coordonate carteziene [2].

Dezavantajul acestui impedanţmetru constă în variaţia sensibilităţii în dependenţă de valoarea impedanţei măsurate, cauzată de valoarea constantă a curentului prin conturul de măsurare, ceea ce duce la variaţia preciziei de măsurare.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în asigurarea preciziei înalte de măsurare în toată banda de valori a impedanţei măsurate.

Impedanţmetrul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate prin aceea că conţine un generator de semnal, un rezistor, conectat cu un pol la o ieşire a generatorului, două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, una dintre care este conectată la cel de-al doilea pol al rezistorului, un convertor de impedanţă cu două ieşiri, două intrări pentru reglarea componentelor impedanţei reproduse şi un punct de referinţă, un amplificator, conectat cu o intrare la clemă, două comparatoare, conectate cu intrările respectiv la ieşirea amplificatorului şi la punctul de referinţă al convertorului, precum şi un bloc de comandă cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului, şi cu două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor. O ieşire a convertorului este conectată la clemă. A doua ieşire a generatorului, a doua intrare a amplificatorului şi a doua ieşire a convertorului sunt conectate la masă. Impedanţmetrul mai conţine un bloc de formare a semnalului, conectat cu intrarea la punctul de referinţă al convertorului, iar generatorul este dotat cu o intrare de reglare a tensiunii de ieşire, la care este conectată ieşirea blocului de formare a semnalului.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în posibilitatea măsurării cu precizie înaltă şi constantă a componentelor impedanţei într-o bandă largă de valori.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă structura impedanţmetrului.

Impedanţmetrul conţine generatorul de semnal 1, rezistorul 2, clemele 3 şi 4 pentru conectarea obiectului măsurat, precum şi convertorul de impedanţă 5 cu două ieşiri, toate conectate în serie. Impedanţmetrul mai conţine amplificatorul 6, conectat cu o intrare la punctul comun al rezistorului 2 şi clemei 3, comparatoarele 7 şi 8, conectate cu intrările respectiv la ieşirea amplificatorului 6 şi la punctul de referinţă al convertorului 5, blocul de comandă 9 cu două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor 7 şi 8, şi cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului 5, precum şi blocul de formare a semnalului 10, conectat cu intrarea la punctul de referinţă al convertorului 5, iar generatorul 1 este conectat cu intrarea a de reglare a tensiunii la ieşirea blocului 10. Celelalte contacte ale generatorului 1, convertorului 5 şi amplificatorului 6 sunt conectate la masă.

Impedanţmetrul funcţionează în modul următor.

Obiectul măsurat cu impedanţa Zx se conectează la clemele 3 şi 4. Convertorul de impedanţă 5 (de exemplu, MD 3154 G2 2006.09.30) reproduce la ieşiri o impedanţă de referinţă ZR, care împreună cu impedanţa măsurată Zx formează un circuit rezonant în serie, alimentat cu curent de generatorul 1 prin rezistorul 2. Amplificatorul 6 amplifică semnalul de dezechilibru al circuitului rezonant, iar comparatorul 7 îl transformă în impulsuri dreptunghiulare, care servesc ca semnal de dezechilibru Ude pentru blocul de comandă 9. Tensiunea în punctul de referinţă al convertorului 5, transformată în impulsuri dreptunghiulare de către comparatorul 8, constituie semnalul de referinţă Uref pentru blocul de comandă 9, care efectuează echilibrarea circuitului rezonant prin intermediul reglării componentelor activă RR şi reactivă XR ale impedanţei ZR reproduse de convertorul 5. Blocul de formare a semnalului 10 formează la ieşire un semnal de comandă cu tensiunea generatorului 1, care asigură o mărime constantă a semnalului de referinţă Uref. Aceasta asigură căderi de tensiune constante pe impedanţa măsurată şi pe cea reprodusă de convertor la variaţia impedanţei măsurate şi, ca urmare, sensibilitate şi precizie constante.

Procesul de măsurare se efectuează conform metodei cunoscute (de exemplu, MD 3577 G2 2008.04.30). În stare iniţială convertorul asigură o valoare arbitrară preinstalată a componentei reactive XR. La prima etapă de echilibrare blocul 9 reglează lin componenta activă RR până la obţinerea unui defazaj de 0° sau 180° între semnalele Ude şi Uref. La etapa a doua se reglează lin componenta reactivă XR până la trecerea defazajului sus-numit de la valoarea 0° la valoarea 180° sau de la valoarea 180° la valoarea 0°. La finalizarea procesului de măsurare, blocul de comandă 9 determină valorile componentei active RX=-RR şi componentei reactive XX=-XR ale impedanţei măsurate. Independent de valoarea impedanţei măsurate, blocul 10 reglează tensiunea generatorului şi menţine o valoare constantă a căderii de tensiune pe impedanţa Zx, ceea ce asigură sensibilitate constantă a circuitului de măsurare şi, ca urmare, precizie constantă de măsurare.

În calitate de exemplu de implementare practică poate servi cazul, în care impedanţmetrul se utilizează pentru măsurarea unei impedanţe cu valoarea componentei active RX=7 kΩ şi a componentei reactive XX=5 kΩ. Rezistenţa rezistorului 2 constituie R=106 Ω, tensiunea generatorului UG=10 V. La finalizarea procesului de echilibrare a circuitului de măsurare ZX=- ZR şi valoarea curentului prin circuit constituie I=UG ⁄ R= 10 V ⁄ 106 Ω=10-5 A, ceea ce creează căderi de tensiune pe componentele impedanţei măsurate: UR=I·RX=10-5 A·7 kΩ=7·10-2 V, UX=I·XX=10-5 A·5 kΩ=5·10-2 V. În alt caz de măsurare, când, de exemplu, RX=70 kΩ şi XX=50 kΩ, blocul 10 va instala tensiunea generatorului UG =1 V, valoarea curentului fiind I=1 V ⁄ 106 Ω=10-6 A, iar căderile de tensiune pe impedanţa măsurată vor avea aceleaşi valori: UR=10-6 A ·70 kΩ=7·10-2 V, UX=10-6 A·50 kΩ=5·10-2 V, ceea ce asigură sensibilitate şi precizie de măsurare constante.

1. MD 639 Z 2013.12.31

2. MD 279 Z 2010.09.30

Claims (1)

1. Impedanţmetru, care conţine un generator (1) de semnal; un rezistor (2), conectat cu un pol la o ieşire a generatorului (1); două cleme (3 şi 4) pentru conectarea obiectului măsurat, una (3) dintre care este conectată la cel de-al doilea pol al rezistorului (2); un convertor (5) de impedanţă cu două ieşiri, două intrări pentru reglarea componentelor impedanţei reproduse şi un punct de referinţă; un amplificator (6), conectat cu o intrare la clemă (3); două comparatoare (7 şi 8), conectate cu intrările respectiv la ieşirea amplificatorului (6) şi la punctul de referinţă al convertorului (5), precum şi un bloc de comandă (9) cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului (5), şi cu două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor (7 şi 8); o ieşire a convertorului (5) este conectată la clemă (4); a doua ieşire a generatorului (1), a doua intrare a amplificatorului (6) şi a doua ieşire a convertorului (5) sunt conectate la masă, caracterizat prin aceea că mai conţine un bloc de formare a semnalului (10), conectat cu intrarea la punctul de referinţă al convertorului (5), iar generatorul (1) este dotat cu o intrare de reglare a tensiunii de ieşire, la care este conectată ieşirea blocului de formare a semnalului (10).