SU1659880A1

SU1659880A1 - Method for measuring electric immitance

Info

Publication number: SU1659880A1
Application number: SU894654536A
Authority: SU
Inventors: Михаил Николаевич Сурду; Владимир Григорьевич Мельник; Богдан Антонович Кромпляс; Игорь Владимирович Третяк; Александр Анатольевич Вдовин
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1991-06-30

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретени - повышение точности измерени и расширение диапазона измерени в области высоких импедансов Отличием способа определени электрического иммитанса вл ютс наличие второй операции определени отношений напр жений на объекте измерени и образцовой мере, операци переключени шунтирующего импеданса Zy, услови выполнени этих операций, а также операции вычислени искомого параметра по результатам двух измерений Исключение из результата измерени вли ни Zy приводит к повышению точности и расширению диапазона измерений в высокоомной области, поскольку неопределенность и нестабильность величины Zy вл етс одним из основных факторов, ограничивающих точность и диапазон измерени Повышение точности достигаетс путем практически полного исключени погрешности , обусловленной вли нием импеданса утечки элементов измерительной цепи (например , емкости соединительных кабелей) - Расширение диапазона измерени в области высоких импедансов составл ет не менее одного-двух пор дков 5 ил сл сThe invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure impedance parameters. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and expand the measurement range in the high impedance region. The difference in the method of determining the electrical immittance is the presence of the second step of determining the voltage ratios on the measurement object and the reference measure, the switching operation of the shunt impedance Zy, the conditions for performing these operations, and the calculation operation the desired parameter according to the results of two measurements Considerations in the high resistivity region, since the uncertainty and instability of the Zy value is one of the main factors limiting the accuracy and range of measurement. Accuracy increase is achieved by almost completely eliminating the error due to the influence of leakage impedance of the measuring circuit elements (for example, connecting cables capacity). measurement in the high impedance region is at least one to two orders of magnitude 5 or more.

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров комплексных сопротивлений.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure impedance parameters.

Цель изобретени - повышение точности и расширение диапазона измерени в высокоомной области за счет уменьшени вли ни импедансов утечки измерительной цепи.The purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the measurement range in the high resistance region by reducing the effect of impedances of leakage of the measuring circuit.

На фиг.1 представлен пример реализации-способа на основе полумоста; на фиг.2 - то же, на основе четырехплечего моста; на фиг.З и 4 - то же, на основе трансформаторных мостов ,с индуктивным компаратором токов; на фиг.5 - то же, на основеFigure 1 presents an example implementation of the method based on the half bridge; figure 2 - the same, on the basis of four-shoulder bridge; on fig.Z and 4 - the same, on the basis of transformer bridges, with an inductive current comparator; figure 5 is the same, based on

трансформаторного йоста с индуктивным делителем напр жени .transformer jost with inductive voltage divider.

Устройство (фиг 1) содержит генератор 1, образцовую меру 2, последовательно с которыми включают через соединительный экранированный кабель 3 обьект 4 измерени . Экранирующа оплетка кабел через переключатель 5 соедин етс с одним из зажимов генератора Устройство также содержит блок 6 сравнени напр жений . Последний может быть реализован в виде уравновешиваемого компенсатора токов или на основе логометрических АЦП. В приборах с микропроцессорным контроллером блок сравнени напр жений можетThe device (Fig. 1) contains a generator 1, a model measure 2, in series with which a measurement object 4 is connected through a connecting shielded cable 3. The cable screening screen is connected via a switch 5 to one of the generator terminals. The device also comprises a voltage comparison unit 6. The latter can be implemented as a balanced current compensator or on the basis of ratiometric ADCs. In devices with a microprocessor controller, the voltage comparison unit may

о сл юabout you

00 0000 00

о,about,

представл ть собой одноканальный АЦП с синхронным детектором и коммутатором на входе, позвол ющим подключать «го поочередно к объекту. . измерени , образцовой мере или генератору. Определение отношений напр жений при этом осуществл етс в цифровой форме по результатам измерени абсолютных значений этих напр жений . В данном устройстве импеданс утечки измерительной цепи определ етс в основном емкостью между центральным проводом и экраном кабел 3.is a single-channel ADC with a synchronous detector and switch at the input, allowing to connect the switch alternately to the object. . measure, exemplary measure or generator. The determination of the stress ratios is hereby carried out numerically based on the results of measuring the absolute values of these voltages. In this device, the leakage impedance of the measuring circuit is determined mainly by the capacitance between the center conductor and the shield of the cable 3.

В устройствах, изображенных на фиг.З и 5, импеданс утечки измерительной цепи определ етс емкостью кабел дл подклю- чени объекта измерени , в устройствах, показанных на фиг.2 и 4, таким импедансом могут вл тьс также емкость и активное сопротивление утечки кабел дл подключени магазинов сопротивлений или внешней образцовой меры. В этом случае исключение вли ни каждого из указанных импе- дансов должно осуществл тьс раздельно в соответствии с данным способом. Например , в устройстве, представленном нафиг.4, с помощью двух измерений при различных положени х переключател 5-1 и при фиксированном положении переключател 5-2 исключают вли ние импеданса утечки кабел 3-1, а затем выполн ют еще одно измерение при другом положении переключател 5-2 и аналогичным образом исключают вли ние импеданса кабел 3-2.In the devices shown in FIGS. 3 and 5, the leakage impedance of the measuring circuit is determined by the cable capacitance for connecting the measurement object, in the devices shown in FIGS. 2 and 4, the capacitance and leakage resistance of the cable can also be such an impedance. connecting resistance stores or external standard measures. In this case, the elimination of the effect of each of the indicated impedances should be carried out separately in accordance with this method. For example, in the device shown in FIG. 4, with the help of two measurements at different positions of the switch 5-1 and at a fixed position of the switch 5-2, the influence of the leakage impedance of the cable 3-1 is eliminated, and then another measurement is taken at another position switch 5-2 and likewise eliminate the effect of cable impedance 3-2.

Способ определени электрического иммитанса с использованием устройства, изображенного на фиг.1, осуществл етс следующим образом.The method of determining the electrical immittance using the device shown in Fig. 1 is carried out as follows.

Процесс измерени . Напр жение генератора вызывает ток в цепи объекта измерени и образцовой меры. Падени , напр жений на объекте и на мере (или их составл ющие) сравнивают между собой при помощи блока сравнени напр жений, в результате чего определ ют отношени соответствующих напр жений Ох/Оо.Measurement process The voltage of the generator causes a current in the circuit of the object of measurement and of an exemplary measure. Drops, stresses on an object and on a measure (or their components) are compared to each other using a voltage comparison unit, as a result of which the ratios of the corresponding Ox / Oo stresses are determined.

Подставл каждое из полученных отношений в уравнениеSubstituted each of the obtained relations into the equation

5 °« 5 ° "

получают значение измер емрго комплексного сопротивлени Zx ,где Z0 - значение комплексного сопротивлени образцовой меры. При первом измерении переключатель 5 устанавливают в такое положение, чтобы импеданс утечки соединительного кабел 3 шунтировал объект измерени . При этом уравнение (1) имеет видget the value of measuring the complex resistance Zx, where Z0 is the value of the complex resistance of the model measure. In the first measurement, the switch 5 is set in such a position that the leakage impedance of the connecting cable 3 bypasses the measurement object. In this case, equation (1) has the form

.ZxZy.ZxZy

Ux zx+2y i -5-Ux zx + 2y i -5-

(2)(2)

где Zy - импеданс кабел между центральным проводом и экраном.where Zy is the cable impedance between the center wire and the shield.

При втором измерении переключатель 5 устанавливают в такое положение, чтобы импеданс утечки кабел шунтировал образцовую меру. Уравнение (1) в этом случаеIn the second measurement, the switch 5 is set to such a position that the leakage impedance of the cable shunts an exemplary measure. Equation (1) in this case

0 приобретает вид .0 takes the form.

Ux Zx(31Ux Zx (31

ТЛi )TLi)

&Zl- ly+Iy& Zl- ly + Iy

Реша систему уравнений (2) и (3), наход тSolving the system of equations (2) and (3), find

5 искомое комплексное сопротивление Zx.5 sought impedance Zx.

Преимущество предлагаемого способа определени электрического иммитанса заключаетс в его более высокой точности за счет практически полного исключени по0 грешности, обусловленной вли нием импе- дансов утечки элементов измерительной цепи (например, емкости соединительных кабелей), а также в расширении диапазона измерени в области высоких импедансов.The advantage of the proposed method of determining the electrical immittance lies in its higher accuracy due to the almost complete elimination of the error due to the influence of leakage impedances of the measuring circuit elements (for example, the capacity of connecting cables), as well as the extension of the measurement range in the high impedance region.

5 Наименьша проводимость, котора может быть измерена с помощью известного способа, ограничена нестабильностью шунтирующих объект проводимостей измерительной цепи. При подключении и5 The smallest conductivity that can be measured using a known method is limited by the instability of the measuring circuit shunting object. When connecting and

0 отключении объектов измерени эта нестабильность весьма значительна (дл емкости кабел она не менее нескольких дес тых долей процента). При использовании предлагаемого способа определени электриче$ с кого иммитанса указанна нестабильность не про вл етс , так как переключение объекта измерени не производитс и за незначительное врем измерени (доли секунды) не может измен тьс пространственное0 disabling measurement objects, this instability is quite significant (for cable capacitance it is not less than a few tenths of a percent). When using the proposed method of determining the electrical energy from which immittance, the indicated instability does not manifest, since the switching of the measurement object is not performed and for a short measurement time (of a fraction of a second) the spatial

0 расположение элементов измерительной цепи (кабелей, например). Поэтому диапазон измерени малых проводимостей ограничен только относительной разрешающей способностью прибора (сотые или тыс чные0 arrangement of measuring circuit elements (cables, for example). Therefore, the measurement range of low conductivities is limited only by the relative resolution of the instrument (hundredths or thousands

5 доли процента). Таким образом, выигрыш в расширении диапазона измерени составл ет не менее одного-двух пор дков. Такой же выигрыш достигаетс в разрешающей способности и в точности измерени в обла0 сти высоких импедансов.5 percent). Thus, the gain in expanding the measurement range is at least one to two orders of magnitude. The same gain is achieved in resolution and measurement accuracy in the high impedance region.

Claims

Claims The method of determining the electrical immitance, which consists in the fact that 5 generates a test sinusoidal electrical signal from a generator to series-connected measurement object and an exemplary measure, determines the ratio of the voltages on the measurement object and the reference measure, and then calculates the immitance parameters of the measurement object this ratio and the value of the exemplary measure, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy and range expansion, measurements in the high impedance region are carried out determining the ratio of the voltages on the measurement object and at least twice, by shunting the same leakage impedance, different parts of the measuring circuit, the voltages on which are different from each other and coherent with the generator voltage, after which

0

The measured immittance is determined by solving a system of equations:

7-7-7}

WHAT

Zx fe (|: Z0; Zy),

where Z0 is the impedance value of the model measure;

2U - leakage impedance value;

0x1 x2.Uoi.02 are the voltage values at the measurement object and the reference measure, respectively, at the first and second switching on of the shunt leakage impedance.

1

FIG. 2

J- /

FIG. 3

Fy

FIG. five