SU1756832A1 - Method of measuring complex parameters of bipolar members - Google Patents

Method of measuring complex parameters of bipolar members Download PDF

Info

Publication number
SU1756832A1
SU1756832A1 SU904884222A SU4884222A SU1756832A1 SU 1756832 A1 SU1756832 A1 SU 1756832A1 SU 904884222 A SU904884222 A SU 904884222A SU 4884222 A SU4884222 A SU 4884222A SU 1756832 A1 SU1756832 A1 SU 1756832A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
voltage
measured
link
input
values
Prior art date
Application number
SU904884222A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Зосим Григорьевич Каганов
Алексей Антонович Котунов
Валерий Михайлович Машенков
Александр Сергеевич Соколовский
Николай Иванович Яковлев
Евгений Михайлович Ястребов
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов
Priority to SU904884222A priority Critical patent/SU1756832A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1756832A1 publication Critical patent/SU1756832A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Изобретение касаетс  электрических измерений и может быть использовано дл  Определени  комплекс ных параметров двухполюсников без измерени  фазовых углов . Цель изобретени  - повышение точности измерени . Дл  этого, подава  гармоническое напр жение на вход вспомогательного Т-звена, образуемого из двух одинаковых известных резисторов в продольных ветв х и измер емого двухполюсника в поперечной ветви, измер ют напр жение и ток на его входных зажимах и напр жение на выходнУх в режимах холостого хода и короткого замыкани  и рассчитывают параметры двухполюсника. Способ позвол ет также упростить математическую обработку и снизить аппаратурные затраты при его реализации. 3 ил. сл с . y-ltThe invention relates to electrical measurements and can be used to determine the complex parameters of a two-port network without measuring phase angles. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. To do this, applying a harmonic voltage to the input of the auxiliary T-link, formed from two identical known resistors in the longitudinal branches x and the measured two-pole in the transverse branch, measures the voltage and current at its input terminals and the voltage at the output in idle modes course and short circuit and calculate the parameters of the two-terminal. The method also makes it possible to simplify mathematical processing and reduce hardware costs in its implementation. 3 il. next s y-lt

Description

Изобретение относитс  к электрическим измерени м и может быть использовано дл  определени  комплексных параметров двухполюсников без измерени  фазовых углов.The invention relates to electrical measurements and can be used to determine the complex parameters of a bipolar network without measuring phase angles.

Двухполюсниками могут быть представлены любые электрические устройства энергетического или информационного назначени , у которых выведены только две точки присоединени  к вйешней электрической цепи (два полюса). Ниже рассматриваютс  линейные и пассивные двухполюсники с произвольной, сколь угодно сложной внутренней структурой. Подобные двухполюсники предполагаютс  подключенными к внешним источникам гармонического напр жени  или тока. Принтом они характеризуютс  полным (комплексным) входным сопротивлением Z или полной (комплексной ) входной проводимостью Y, гдеBipolar can be any electrical device for energy or informational purposes, which have only two points of connection to the electrical circuit (two poles). Below are considered linear and passive two-terminal networks with an arbitrary, arbitrarily complex internal structure. Such two-poles are assumed to be connected to external sources of harmonic voltage or current. The print is characterized by the total (complex) input resistance Z or the full (complex) input conductivity Y, where

X|X |

(L

оabout

0000

CO N3CO N3

g-rHJx-Ze j fD 2«mod(2) (2)«ZcoS4 jg-rHJx-Ze j fD 2 «mod (2) (2)« ZcoS4 j

if.qr.arctg-j (z)-Z6imp Y«|«G-jb-ye i4if.qr.arctg-j (z) -Z6imp Y "|" G-jb-ye i4

Ш (JJW (jj

пккДчЬ сЛв1, G,.Re(Yhyco3q ;pkkDCH lLv1, G, .Re (Yhyco3q;

la IMla im

q-a M orelij-ijr-, B«Im(,q-a M orelij-ijr-, B "Im (,

где р- угол сдвига фаз между напр жением и током в двухполюснике,where p is the phase angle between voltage and current in a two-port network,

Таким образом, полные входные сопротивлени  или проводимости двухполюсников характеризуютс  комплексными величинами, которые задаютс  либо действительными (г, G) и мнимыми (х, В)составл - ющими, либо модул ми (Z, у) и аргументамиThus, the total input resistances or conductivities of a two-port network are characterized by complex quantities, which are given by either real (r, G) and imaginary (x, C) components, or modules (Z, y) and arguments

(±0Известны способы определени  комплексных входных сопротивлений или прово- димостей двухполюсников с помощью группы следующих приборов: ваттметра или фазометра, вольтметра и амперметра.(± 0 Methods are known for determining the complex input resistances or conductors of a two-terminal network using a group of the following devices: a wattmeter or a phase meter, a voltmeter, and an ammeter.

Недостатки известного способа заключаютс  в следующем: при использовании ваттметра остаетс  неизвестным знак фазового угла р %.0, т е. не определ етс  характер самого двухполюсника - индуктивный или емкостный, преодоление указанного недостатка требует дополнительных опытов и измерений.The disadvantages of this method are as follows: when using a wattmeter, the sign of the phase angle p% .0 is unknown, i.e., the nature of the two-pole device itself — inductive or capacitive — is not determined; overcoming this drawback requires additional experiments and measurements.

При использовании фазометра знак фазового угла становитс  известным, но точность его определени  невелика, что приводит к существенным погрешност м в определении компонент полных сопротивлений или проводимостей; при необходимости измерени  Z или Y на частотах, превышающих 50 Гц, возникают существенные трудности, ибо ваттметры и фазометры на частоты звукового и радио-диапазона крайне дефицитны, очень дороги, а их точность тоже невелика; погрешности аппаратурного определени  фазовых углов не только весьма значительны, но и существенно завис т от частоты напр жени , на котором производ тс  измерени .When using a phase meter, the sign of the phase angle becomes known, but its accuracy is low, which leads to significant errors in determining the components of impedances or conductances; if it is necessary to measure Z or Y at frequencies exceeding 50 Hz, significant difficulties arise because wattmeters and phase meters for frequencies of the sound and radio range are extremely scarce, very expensive, and their accuracy is also low; The errors in instrumental determination of phase angles are not only very significant, but also significantly depend on the frequency of the voltage at which measurements are made.

Наиболее близким к за вл емому  вл етс  способ измерени  параметров комплексного двухполюсника, заключающийс  Ё том, что измер емый двухполюсник подключаетс  к выходу калиброванного четырехполюсника , комплексные параметры которого заданы во всем диапазоне используемых частот. Затем производ т измерение действующих значений напр жений и токов на выходе нагруженного калиброванного четырехполюсника и вычисл ютс  модул ь Z и аргумент рисследуемого двухполюсника по алгоритму.The closest to the claimed method is the measurement of the parameters of a complex two-pole network, which means that the measured two-pole network is connected to the output of a calibrated four-pole network, the complex parameters of which are set over the entire frequency range used. Then, the effective values of the voltages and currents at the output of the loaded calibrated two-port network are measured and the module Z and the argument of the two-terminal model being investigated are calculated by the algorithm.

Известному способу свойственны следующие недостатки.The known method has the following disadvantages.

00

5five

Калиброванный четырехполюсник должен быть задан двум  комплексными параметрами:The calibrated quadrupole must be given two complex parameters:

характеристическим сопротивлениемcharacteristic impedance

Zc (5)Zc (5)

где Zc mod(Zc); pc arg(Zc);where Zc mod (Zc); pc arg (Zc);

посто нной передачиfixed transmission

r a + Jb,(6)r a + Jb, (6)

где а и b - посто нные затухани  и фазы, соответственно.where a and b are constant damping and phase, respectively.

Все эти-параметры завис т от частоты. Следовательно, дл  измерений различных частот должны быть заданы четыре частотных характеристики калиброванного четырехполюсникаAll these parameters are frequency dependent. Consequently, for measuring different frequencies, four frequency characteristics of a calibrated quadrupole should be specified.

Zc Z(to), рг. рсо(),а а(ш), b b(w). При их практическом использовании возможны дополнительные погрешности, вли ющие на конечные результаты.Zc Z (to), rg. Рсо (), а а (ш), b b (w). In their practical use, additional errors are possible that affect the final results.

Формулы дл  определени  р - arg(Z) достаточно сложны и громоздки, что осложн ет их использование в измерительном процессе.The formulas for determining p - arg (Z) are rather complicated and cumbersome, which complicates their use in the measuring process.

Цель изобретени  - повышение точности определени  измер емых параметров.The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the measured parameters.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  комплексных параметров двухполюсников, включающему подачу гармонического напр жени  на вход четырехполюсника, измерение действующих значений напр жени  и тока на его зажимах, расчет комплексных параметров двухполюсников, образуют вспомогательный четырехполюсник в виде симметричного Т-звена из двух одинаковых известных резисторов в продольных ветв х и измер емого двухполюсника в его поперечной ветви . Подавай гармоническое напр жение на вход Т-звена, в режиме холостого хода (XX) измер ют напр жение и ток на его входных зажимах и напр жение на выходных; в режиме короткого замыкани  (КЗ) измер ют напр жение и ток на входных зажимах.This goal is achieved by the fact that according to the method of measuring the complex parameters of a two-terminal network, including supplying a harmonic voltage to the input of a quadrupole, measuring the effective values of voltage and current at its terminals, calculating the complex parameters of the two-terminal network, form an auxiliary four-terminal network in the form of a symmetric T-link of two known resistors in the longitudinal branches x and the measured two-port in its transverse branch. Apply a harmonic voltage to the input of the T-link, in idle mode (XX), the voltage and current at its input terminals and the voltage at the output are measured; in the short circuit (short circuit) mode, the voltage and current at the input terminals are measured.

Определение комплексных параметров измер емого двухполюсника производ т по 5 формулам (3) и (4), а такжеThe determination of the complex parameters of the measured two-terminal device is carried out using 5 formulas (3) and (4), and

00

5five

00

5five

00

М-M-

N .N.

00

5five

ч-R-, h-r-,

м4 к И 1 41ММ ИЧМ )m4 to And 1 41MM ICHM)

гдеWhere

и,уо. u)ttьхand wow. u) ttх

к ° т. т; тk ° t. t; t

«ахи х "Ahi x

(7}(7}

(I

(9)(9)

(W(W

В выражени х (7)-(10)- lhx, UIK, Их, Нк - действующие значени  напр жени  и тока на входе Т-звена в режимах XX и КЗ соответственно; U2x - напр жение на выходе Т-звена в режиме XX; R - сопротивление каждого из двух резисторов, образующих продольные ветви Т-звена. Величина R. в омах, известна. Относительные погрешности сопротивлений каждого из этих резисторов не должны превышать гарантированной. погрешности измерительных приборов.In expressions (7) - (10) - lhx, UIK, Their, Hk are the effective values of the voltage and current at the input of the T-link in the XX and short-circuit modes, respectively; U2x is the voltage at the output of the T-link in the XX mode; R is the resistance of each of the two resistors forming the longitudinal branches of the T-link. The value of R. in ohms, is known. The relative error of resistance of each of these resistors should not exceed the guaranteed. errors of measuring devices.

На фиг.1 показана схема Т-звена типа R-Y-R, образующего обобщенный четырехполюсник SJ на Фиг-2 - четырехполюсник Э в режиме холостого хода и измер емые при этом величины; на фиг.З - четырехполюсник 2 в режиме короткого замыкани  и измер емые при этом величины.Fig. 1 shows a diagram of a T-link of the type R-Y-R, forming a generalized quadrupole SJ in Fig. 2 — a quadrupole E at idle and the quantities measured therewith; in FIG. 3, a quadrupole 2 is in short-circuit mode and the values measured therewith.

Предлагаемый способ измерени  комплексных параметров двухполюсников сво- дитс  к выполнению следующей последовательности операций с помощью материальных объектов (вольтметра, амперметра , ключа) над другим материальным объектом (исследуемым двухполюсником). The proposed method of measuring the complex parameters of a two-terminal network is reduced to performing the following sequence of operations with the help of material objects (voltmeter, ammeter, key) on another material object (the two-terminal device under study).

Образуют обобщенный четырехполюсник 2J. состо щий из симметричного Т-зве- на вида R-Y-R, где R - два одинаковых резистора, сопротивление которых известно , Y - измер емый комплексный двухпо- люсник (фиг.1).Form a generalized two-port network 2J. consisting of a symmetric T-link of the form R-Y-R, where R is two identical resistors whose resistance is known, Y is the measured complex bipolar (Fig. 1).

Подключают к входу обобщенного четы-рехп олюсника Х источник гармоническогоA source of harmonic is connected to the input of the generalized four-port of the motif X

напр жени , а к выходу - ключ К, с помощью которого можно переводить Т-звено в режи- мы холостого хода (XX) или короткого замыкани  (КЗ).voltage, and the output - the key K, with which you can translate the T-link in idle mode (XX) or short circuit (CZ).

Измер ют в режиме XX действующих значений напр жение и ток на входе обобщенного четырехполюсника Zj Uix, hx и напр жение на его выходе U2x (фиг.2), измер ют в режиме КЗ действующие значени  напр жени  и тока на входе обобщенного четырехполюсника UIK, Ик (фиг.З).Measured in mode XX effective values of the voltage and current at the input of the generalized quadrupole Zj Uix, hx and the voltage at its output U2x (Fig.2), measured in the short-circuit mode, the effective values of voltage and current at the input of the generalized four-terminal UIK, IR (fig.Z).

Вычисл ют согласно формулам (10) двух вспомогательных параметровCalculated according to formulas (10) of two auxiliary parameters

v - Uix т2 - UIK hx U2x Uix IIK v - Uix T2 - UIK hx U2x Uix IIK

По своему физическому смыслу это параметры-модули комплексных функций от комплексного аргумента, т.е.In their physical sense, these are the parameters-modules of complex functions of a complex argument, i.e.

К - modfchr}; Т mod(thr),(11)K - modfchr}; T mod (thr), (11)

где Г а + jb - посто нна  передачи обоб- 55 щенного четырехполюсника 2 согласно - выражению (б);where Г а + jb is the transfer constant of the generalized quadrupole 2 according to - expression (b);

a, b - посто нные затухани  и фазы соответственно .a, b - constant damping and phase, respectively.

Вычисл ют согласно формулам (8}-(9) двух расчетных параметров М и N, которые по своему физическому смыслу таковы:Calculate according to the formulas (8} - (9) of the two calculated parameters M and N, which in their physical sense are as follows:

М cha N sha sinb, (12)M cha N sha sinb, (12)

Вычисл ют согласно формулам (7) действительной и мнимой составл ющих комплексной (полной) проводимости измер емого двухполюсника G и -В.The real and imaginary components of the complex (total) conductivity of the measured two-port G and -B are calculated according to formulas (7).

При этом расчетные значени  G и В инвариантны к параметру R, т.е. при изменении R в (7) измен ютс  не только знаменатели, но и числители (М-1) или (-N). Физически это определ етс  тем, что при вариаци х R соответственно измен ютс  напр жени  и токи, измер емые в режимах XX и КЗ. От этого соответственно измен ютс  все промежуточные и расчетные параметры , но G и В остаютс  посто нными, определ емыми лишь внутренней структурой двухполюсника Y, котора  от R не зависит .In this case, the calculated values of G and B are invariant to the parameter R, i.e. as R changes in (7), not only the denominators change, but the numerators (M-1) or (-N). Physically, this is determined by the fact that, with variations of R, the voltages and currents measured in the XX and the short-circuit modes change accordingly. All intermediate and design parameters change accordingly, but G and B remain constant, determined only by the internal structure of the two-port network Y, which does not depend on R.

Вычисл ют согласно формулам (3)-(4) полную проводимость двухполюсника Y и, если требуетс , его полное сопротивление Z,The total conductivity of the two-terminal Y is calculated according to formulas (3) - (4) and, if required, its total resistance Z,

,,

(1Ь)(1b)

х /Ыx / s

гЦгЧх сг-Г-т)gTsGHh sg-Gt)

х«Вx "B

Т T

5 five

0 0

5 five

00

5 five

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным состоит в том, что повышаетс  точность измерени , используетс  более дешева  элементна  база (два одинаковых резистора вместо калиброванного четырехполюсника ); значительно упрощаетс  и ускор етс  вычисление комплексных параметров измер емого двухполюсника, что важно при автоматизации измерительного процесса и обработке результатов на ЭВМ; при измерени х на частоте, отличающейс  от промышленной, не нужен частотомер , без которого невозможно обратитьс  к частотным характеристикам калиброванного четырехполюсника.The technical and economic efficiency of the proposed method as compared with the known one is that the measurement accuracy is improved, a cheaper element base is used (two identical resistors instead of a calibrated two-port network); the computation of the complex parameters of the measured two-port network is greatly simplified and accelerated, which is important when automating the measurement process and processing the results on a computer; when measuring at a frequency different from the industrial one, there is no need for a frequency meter, without which it is impossible to refer to the frequency characteristics of a calibrated two-port network.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ измерени  комплексных параметров двухполюсника, включающий подачу гармонического напр жени  на вход четырехполюсника, измерени  действующих значений напр жени  и тока на его зажимах, расчет комплексных параметров двухполюсника, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, образуют вспомогательный четырехполюсник в видеClaims The method of measuring complex parameters of a two-port device includes harmonic supply to a quadrupole input, measuring effective values of voltage and current at its terminals, calculating complex parameters of a two-terminal device, characterized in that, in order to increase accuracy, an auxiliary four-terminal network is formed in the form of симметричного Т-звена - из двух известных одинаковых резисторов в продольных ветв х - и измер емого двухполюсника в его поперечной ветви, в режиме холостого хода измер ют действующие значени  напр жени  и тока на входных зажимах Т-звена и напр жени  на его выходных зажимах, в режиме короткого замыкани  измер ют действующие значени  напр жени  и тока на выходных зажимах Т-звена, а определение комплексных параметров двухполюсника производ т по формуламa symmetrical T-link — of two known identical resistors in the longitudinal branches x — and a measured two-port in its transverse branch, the actual values of voltage and current at the input terminals of the T-link and the voltage at its output terminals are measured in idle mode, in the short-circuit mode, the effective values of voltage and current at the output terminals of the T-link are measured, and the definition of the complex parameters of a two-pole device is made by the formulas 1 .  one . Y GY g - - Z Z м М ИЧЗ Ч (|-т)-Г)m M ICHZ H (| -t) -G) K.iii к IVK.iii to IV -1 Uix 1(у ТГ Т-1 Uix 1 (for TG T IX IIX I (TO где Uix, UIK- действующие значени  напр жени  на входных зажимах Т-звена в режич мах холостого хода и короткого замыкани  соответственно:where Uix, UIK are the effective voltage values at the input terminals of the T-link in idle mode and short circuit, respectively: U2x - то же на конце Т-звена в режиме холостого хода;U2x - the same at the end of the T-link in idle mode; Их, Нк - действующие значени  токов на входе Т-э вен а в режимах холостого хода и короткого замыкани  соответственно; К, Т, М, N - промежуточные расчетные величины;Their, Hk are the effective values of the currents at the input of the T-e ve and in the idling and short-circuit modes, respectively; K, T, M, N - intermediate calculated values; R - сопротивление каждого из резисторов , образующих два продольных плеча Т- звёна;R is the resistance of each of the resistors forming two longitudinal arms of the T-links; Y-полна  проводимость измер емого двухполюсника;Y is the total conductivity of the measured two-pole; G, В - активна  и реактивна  составл ющие Y;G, B - active and reactive components Y; Z - полное сопротивление измер емого двухполюсника;Z is the total resistance of the measured two-pole device; у, # -модуль и аргумент 2.y, # -module and argument 2. шsh Ъцг.1Csg.1 ItIt - - -J  - - -J 123123 КTO
SU904884222A 1990-11-19 1990-11-19 Method of measuring complex parameters of bipolar members SU1756832A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904884222A SU1756832A1 (en) 1990-11-19 1990-11-19 Method of measuring complex parameters of bipolar members

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904884222A SU1756832A1 (en) 1990-11-19 1990-11-19 Method of measuring complex parameters of bipolar members

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1756832A1 true SU1756832A1 (en) 1992-08-23

Family

ID=21546207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904884222A SU1756832A1 (en) 1990-11-19 1990-11-19 Method of measuring complex parameters of bipolar members

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1756832A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683804C1 (en) * 2018-03-06 2019-04-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Microwave two-terminal element complex refining coefficient modulus and argument determining method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Электротехнический справочник, f.1, М.: ЭнергОатомиздат, 1987, с.85. Измерени в электронике: Справочник. М„ Энергоатоммздат, 1987, с.230. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Т.1. Электрические цепи. М., 1984.С.143. Авторское свидетельство СССР № 1552123, кл. G Of R 27/26, 1986. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683804C1 (en) * 2018-03-06 2019-04-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Microwave two-terminal element complex refining coefficient modulus and argument determining method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5608330A (en) Method for calibrating a network analyzer according to the seven-term principle
US7383140B2 (en) Capacitance, inductance and impedance measurements using multi-tone stimulation and DSP algorithms
Filipski A new approach to reactive current and reactive power measurement in nonsinusoidal systems
US20040257092A1 (en) Method and a test setup for measuring large-signal S-parameters
L'vov et al. Improvement of piezoresistive pressure sensor accuracy by means of current loop circuit using optimal digital signal processing
CN112098791B (en) On-chip calibration piece model and method for determining parameters in on-chip calibration piece model
CN110865238B (en) Alternating current resistance measurement method and device based on quasi-harmonic model sampling algorithm
Overney et al. Calibration of an $ LCR $-Meter at Arbitrary Phase Angles Using a Fully Automated Impedance Simulator
Jargon et al. Robust SOLT and alternative calibrations for four-sampler vector network analyzers
BRPI0621703A2 (en) method for determining the linear electrical response of an electrical transformer, generator or motor
JPH06273458A (en) Apparatus and method for measurement of electric power
Ouameur et al. Novel broadband calibration method of current shunts based on VNA
SU1756832A1 (en) Method of measuring complex parameters of bipolar members
RU2328004C1 (en) Method for determination of current parameters of power line for arrangement of its u-like adaptive model (variants)
Ferrero et al. Uncertainty in multiport S-parameters measurements
Ghannouchi et al. A new six-port calibration method using four standards and avoiding singularities
JPH09243683A (en) Method and device for measurement of resistivity, electric conductivity and/or permittivity
SU1095102A1 (en) Device for measuring parameters of four-terminal network u-conductance matrix
Maeda et al. An indirect measurement method for multiport S-parameters with reduced number of measurements
Okon et al. Influence of UPFC device on power system state estimation
Ouameur et al. A PXI modules-based voltage injection system for AC resistors calibration
Pulido-Gaytán et al. Determination of the line characteristic impedance using calibration comparison
CN108508387A (en) A kind of high-precision current load calibration method and calibration system
US3275933A (en) System for determining the immittance vector which is the difference between an unknown immittance and a known immittance
Zhongyuan et al. High frequency circuit model of transformer windings based on frequency responses for VFTO studies