MD639Z - Impedanţmetru - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnica de măsurări electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea componentelor impedanţei în coordonate carteziene.Impedanţmetrul conţine un convertor (6) de impedanţă cu două intrări pentru reglarea independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse şi două contacte de ieşire, un generator de semnal (1), conectat cu o clemă de ieşire împreună cu un contact de ieşire al convertorului (6) la masă, două cleme (4 şi 5) pentru conectarea obiectului măsurat, una din ele (5) fiind conectată la cel de-al doilea contact de ieşire al convertorului (6), un amplificator (7), conectat cu un contact de intrare la cea de-a doua clemă (4), iar cu al doilea contact de intrare - la masă, primul rezistor (3), conectat cu un pol la cea de-a doua clemă (4), precum şi un fazmetru (8), conectat cu intrarea de semnal la ieşirea amplificatorului (7), iar cu intrarea de referinţă - la un punct de referinţă al convertorului (6), în care faza semnalului coincide cu faza căderii de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei reproduse. Impedanţmetrul mai conţine un comutator (2), conectat cu un contact mobil la cea de-a doua clemă de ieşire a generatorului (1), un voltmetru (9), conectat cu o clemă de intrare la masă, iar cu cea de-a doua - la punctul de referinţă al convertorului (6), precum şi al doilea, al treilea, …, al n-lea rezistoare (3), toate n rezistoarele (3) fiind conectate cu câte un pol la cea de-a doua clemă (4), iar cu al doilea pol - respectiv, la contactele fixe ale comutatorului (2). Numărul de rezistoare (3) n şi numărul de poziţii ale comutatorului (2) sunt egale cu numărul de diapazoane de măsurare a impedanţei.

Description

Invenţia se referă la tehnica de măsurări electrice şi electronice şi poate fi utilizată pentru măsurarea componentelor impedanţei în coordonate carteziene.

Este cunoscut un impedanţmetru, care conţine un generator de semnal, un rezistor, două cleme pentru conectarea obiectului măsurat şi un convertor de impedanţă, toate conectate în serie. Impedanţmetrul mai conţine un amplificator, conectat cu intrarea la punctul comun al rezistorului şi clemei pentru conectarea obiectului măsurat, şi un fazmetru, conectat cu o intrare la ieşirea amplificatorului, iar cu altă intrare - la un punct de referinţă al convertorului. Impedanţmetrul asigură măsurarea componentelor activă şi reactivă ale impedanţei măsurate în coordonate carteziene [1].

Dezavantajul acestui dispozitiv constă în variaţia sensibilităţii impedanţmetrului în diferite diapazoane de măsurare, cauzată de valoarea constantă a curentului prin conturul de măsurare în stare de echilibru. Aceasta aduce la variaţia căderilor de tensiune pe impedanţele măsurată şi cea reprodusă de convertor la schimbarea diapazonului de măsurare şi, ca rezultat, la micşorarea preciziei de măsurare.

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

Impedanţmetrul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un convertor de impedanţă cu două intrări pentru reglarea independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse şi două contacte de ieşire, un generator de semnal, conectat cu o clemă de ieşire împreună cu un contact de ieşire al convertorului la masă, două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, una din ele fiind conectată la cel de-al doilea contact de ieşire al convertorului, un amplificator, conectat cu un contact de intrare la cea de-a doua clemă, iar cu al doilea contact de intrare - la masă, primul rezistor, conectat cu un pol la cea de-a doua clemă, precum şi un fazmetru, conectat cu intrarea de semnal la ieşirea amplificatorului, iar cu intrarea de referinţă - la un punct de referinţă al convertorului, în care faza semnalului coincide cu faza căderii de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei reproduse. Impedanţmetrul mai conţine un comutator, conectat cu un contact mobil la cea de-a doua clemă de ieşire a generatorului, un voltmetru, conectat cu o clemă de intrare la masă, iar cu cea de-a doua - la punctul de referinţă al convertorului, precum şi al doilea, al treilea, …, al n-lea rezistoare, toate n rezistoarele fiind conectate cu câte un pol la cea de-a doua clemă, iar cu al doilea pol - respectiv, la contactele fixe ale comutatorului. Numărul de rezistoare n şi numărul de poziţii ale comutatorului sunt egale cu numărul de diapazoane de măsurare a impedanţei.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea preciziei la măsurarea componentelor impedanţei în coordonate carteziene.

Invenţia se explică prin desenul din figură, în care este reprezentată structura impedanţmetrului.

Impedanţmetrul conţine generatorul de semnal 1, comutatorul 2, conectat cu contactul mobil la clema de ieşire a generatorului 1 şi cu contactele fixe la câte un pol al rezistoarelor 3, clemele 4 şi 5 pentru conectarea obiectului măsurat şi convertorul 6 de impedanţă cu două contacte de ieşire - toate conectate în serie. Impedanţmetrul mai conţine amplificatorul 7, conectat cu un contact de intrare la punctul comun al rezistoarelor 3 şi clemei 4, precum şi fazmetrul 8 cu două intrări, conectate respectiv la ieşirea amplificatorului 7 şi la punctul de referinţă al convertorului 8, la care este conectat şi voltmetrul 9 de curent alternativ. Punctele comune ale generatorului 1, convertorului 6, amplificatorului 7 şi voltmetrului 9 sunt conectate la masă.

Impedanţmetrul funcţionează în modul următor.

Obiectul măsurat cu impedanţa ZX se conectează la clemele 4 şi 5. Convertorul 6 de impedanţă (vezi MD 3154 G2 2006.09.30) reproduce la contactele de ieşire o impedanţă de referinţă ZR, care împreună cu impedanţa măsurată ZX formează un circuit rezonant în serie, alimentat cu un curent IG de generatorul 1 prin unul din rezistoarele 3. Amplificatorul 7 amplifică semnalul de dezechilibru al circuitului rezonant şi formează un semnal de intrare Ude pentru fazmetrul 8. Tensiunea în punctul de referinţă al convertorului 6, care are aceeaşi fază cu căderea de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei de referinţă reprodusă de convertor, constituie al doilea semnal de intrare Uref pentru fazmetrul 8 şi este măsurată de voltmetrul 9.

La începutul măsurării, comutatorul 2 se instalează în poziţia, în care voltmetrul 9 indică valoarea normală de lucru a tensiunii de referinţă Uref, ceea ce asigură o sensibilitate constantă a circuitului de măsurare în diferite diapazoane. Pentru asigurarea acestui lucru valoarea rezistenţei rezistoarelor 3 se alege egală cu valoarea diapazonului de măsurare, de exemplu: R1 = 1 kΩ, R2 = 10 kΩ, R3 = 100 kΩ, etc. Procesul de măsurare se efectuează conform metodei cunoscute (vezi MD 3577 G2 2008.04.30). În starea iniţială convertorul reproduce o valoare preinstalată arbitrară a componentei reactive XR. La prima etapă de echilibrare se reglează lin componenta activă RR până când fazmetrul indică un defazaj cu valoarea 0° sau 180°. La etapa a doua se reglează lin componenta reactivă XR până la trecerea defazajului menţionat de la valoarea 0° la valoarea 180° sau de la valoarea 180° la valoarea 0°.

La finisarea procesului de măsurare sunt cunoscute valorile componentei active RR şi componentei reactive XR ale impedanţei de referinţă în stare de echilibru, după care se determină valorile componentei active RX=-RR şi componentei reactive XX=-XR ale impedanţei măsurate.

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. În acest caz comutatorul 2 se instalează în poziţia, care conectează în circuit rezistorul 3 cu valoarea rezistenţei Ri =10 kΩ. La valoarea tensiunii generatorului UG=10 V valoarea curentului în circuitul de măsurare constituie IG = 1 mA, respectiv căderile de tensiune pe componentele activă şi reactivă ale impedanţei măsurate constituie: UR=1 mA · 7 kΩ =7 V, Ux=1 mA · 5 kΩ =5 V. La finisarea procesului de echilibrare componentele impedanţei măsurate se determină RX =-RR = 7 kΩ şi XX =-XR = 5 kΩ. La măsurarea unei impedanţe cu valoarea componentei active RX = 70 kΩ şi a componentei reactive XX = 50 kΩ valoarea rezistorului 3 conectat în circuit constituie Ri = 100 kΩ, ceea ce duce la o valoare a curentului IG = 0,1 mA şi la aceleaşi valori ale căderilor de tensiune pe componentele activă şi reactivă ale impedanţei măsurate, ceea ce asigură aceeaşi sensibilitate ca şi în primul caz de măsurare.

1. MD 445 Z 2012.06.30

Claims (1)

1. Impedanţmetru, care conţine un convertor de impedanţă cu două intrări pentru reglarea independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse şi două contacte de ieşire; un generator de semnal, conectat cu o clemă de ieşire împreună cu un contact de ieşire al convertorului la masă; două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, una din ele fiind conectată la cel de-al doilea contact de ieşire al convertorului; un amplificator, conectat cu un contact de intrare la cea de-a doua clemă, iar cu al doilea contact de intrare - la masă; primul rezistor, conectat cu un pol la cea de-a doua clemă; precum şi un fazmetru, conectat cu intrarea de semnal la ieşirea amplificatorului, iar cu intrarea de referinţă - la un punct de referinţă al convertorului, în care faza semnalului coincide cu faza căderii de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei reproduse, caracterizat prin aceea că suplimentar conţine un comutator, conectat cu un contact mobil la cea de-a doua clemă de ieşire a generatorului; un voltmetru, conectat cu o clemă de intrare la masă, iar cu cea de-a doua - la punctul de referinţă al convertorului; precum şi al doilea, al treilea, …, al n-lea rezistoare, toate n rezistoarele fiind conectate cu câte un pol la cea de-a doua clemă, iar cu al doilea pol - respectiv, la contactele fixe ale comutatorului, totodată numărul de rezistoare n şi numărul de poziţii ale comutatorului sunt egale cu numărul de diapazoane de măsurare a impedanţei.