Способ определения электрического иммитанса

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона измерения в области высоких импедансов Отличием способа определения электрического иммитанса являются наличие второй операции определения отношений напряжений на объекте измерения и образцовой мере, операция переключения шунтирующего импеданса Zy, условия выполнения этих операций, а также операции вычисления искомого параметра по результатам двух измерений Исключение из результата измерения влияния Zy приводит к повышению точности и расширению диапазона измерений в высокоомной области, поскольку неопределенность и нестабильность величины Zy является одним из основных факторов, ограничивающих точность и диапазон измерения Повышение точности достигается путем практически полного исключения погрешности , обусловленной влиянием импеданса утечки элементов измерительной цепи (например , емкости соединительных кабелей) - Расширение диапазона измерения в области высоких импедансов составляет не менее одного-двух порядков 5 ил сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 17/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

РРiPlq@g)P

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654536/21 (22) 22,02.89 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) M,Н.Сурду, В,Г.Мельник, Б.А.Кромпляс, И.В.Третьяк и А.А.Вдовин (53) 621.317.733(088.8) (56) Эпштейн С.Л. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. М.:Сов, радио, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 1228021, кл. G 01 R 17/12, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИММИТАНСА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение диапазона измерения в области высоких импедансов. Отличием способа определения электрического иммитанса являются наличие второй операции определеИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений, Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерения в .высокоомной области за счет уменьшения влияния импедансов утечки измерительной цепи.

На фиг.1 представлен пример реализации-способа на основе полумоста; на фиг.2 — то же, на основе четырехплечего моста; на фиг.3 и 4 — то же, на основе трансформаторных мостов;с индуктивным компаратором токов; на фиг.5 — то же, на основе

Ы2 1659880 Al ния отношений напряжений на объекте измерения и образцовой мере, операция переключения шунтирующего импеданса Zy, условия выполнения этих операций, а также операции вычисления искомого параметра по результатам двух измерений. Исключение из результата измерения влияния Zy приводит к повышению точности и расширению диапазона измерений в высокоомной области, поскольку неопределенность и нестабильность величины Zy является одним из основных факторов, ограничивающих точность и диапазон измерения.

Повышение точности достигается путем практически полного исключения погрешности, обусловленной влиянием импеданса утечки элементов измерительной цепи (например, емкости соединительных кабелей), ° .

Расширение диапазона измерения в области высоких импедансов составляет не менее одного-двух порядков, 5 ил.

Ql трансформаторного Моста с индуктивным ) делителем напряжения. 00

Устройство (фиг,1) содержит генератор

1, образцовую меру 2, последовательно с которыми включают через соединительный . экранированный кабель 3 объект 4 измерения. Экранирующая оплетка кабеля через переключатель 5 соединяется с одним а из зажимов генератора. Устройство также содержит блок 6 сравнения напряжений. Последний может быть реализован в виде уравновешиваемого компенсатора токов или на основе логометрических АЦП. В приборах с микропроцессорным контроллером блок сравнения напряжений может

1659880 представлять собой одноканальный АЦП с синхронным детектором и коммутатором на входе, позволяющим подключать его поочередно к объекту. измерения, образцовой мере или генератору. Определение отноше- 5 ний напряжений при этом осуществляется в цифровой форме по результатам измерения абсолютных значений этих напряжений. В данном устройстве импеданс утечки измерительной цепи определяется в основ- 10 ном емкостью между центральным проводом и экраном кабеля 3, В устройствах, изображенных на фиг.3 и 5, импеданс утечки измерительной цепи определяется емкостью кабеля для подклю- 15 чения объекта измерения, в устройствах, показанных на фиг,,2 и 4, таким импедансом могут являться также емкость и активное сопротивление утечки кабеля для подключения магазинов сопротивлений или внешней 20 образцовой меры. В этом случае исключение влияния каждого из указанных импедансов должно осуществляться раздельно в соответствии с данным способом. Например, в устройстве, представленном на фиг,4, 25 с помощью двух измерений при различных положениях переключателя 5-1 и при фиксированном положении переключателя 5-2 исключают влияние импеданса утечки кабеля

3-1, а затем выполняют еще одно измерение 30 при другом положении переключателя 5-2 и аналогичным образом исключают влияние импеданса кабеля 3-"!.

Способ определения электрического иммитанса с использованием устройства, 35 изображенного на фиг.1, осуществляется следующим образом.

Процесс измерения, Напряжение генератора вызывает ток в цепи объекта измерения и образцовой меры. Падения, 40 напряжений на объекте и на мере (или их составляющие) сравнивают между собой при помощи блока сравнения напряжений, в результате чего определяют отношения соответствующих напряжений 0х/Оо. 45

Подставляя каждое из полученных отно,шений в уравнение х Ux

-à — = ° (1) о Uo 50 получают значение измеряемого комплексного сопротивления 2х,где Zo — значение . комплексного сопротивления образцовой меры. При первом измерении переключатель 5 .устанавливают в такое положение, 55 чтобы импеданс утечки соединительного кабеля 3 шунтировал объект измерения. При этом уравнение (1) имеет вид (3) Формула изобретения

Способ определения электрического иммитанса, заключающийся в том, что подают от генератора тестовый синусоидальный электрический сигнал на последовательно соединенные объект измерения и образцовую меру, определяют отношение напряжений на объекте измерения и образ° °

Zx Zy х Йх +Йу (2)

Uo где Z — импеданс кабеля между центральным проводом и экраном, При втором измерении переключатель

5 устанавливают в такое положение. чтобы импеданс утечки кабеля шунтировал образцовую меру. Уравнение (1) в этом случае приобретает вид

Ux Zx

0о Q у+Z>

Решая систему уравнений (2) и (3), находят искомое комплексное сопротивление Z>.

Преимущество предлагаемого способа определения электрического иммитанса заключается в его более высокой точности за счет практически полного исключения погрешности, обусловленной влиянием импедансов утечки элементов измерительной цепи (например, емкости соединительных кабелей), а также в расширении диапазона измерения в области высоких импедансов.

Наименьшая проводимость, которая может быть измерена с помощью известноr0 способа, ограничена нестабильностью шунтирующих объект проводимостей измерительной цепи. При подключении и отключении объектов измерения эта нестабильность весьма значительна (для емкости кабеля она не менее нескольких десятых долей процента). При использовании предлагаемого способа определения электрического иммитанса указанная нестабильность не проявляется, так как переключение объекта измерения не производится и за незначительное время измерения (доли секунды) не может изменяться пространственное расположение элементов измерительной цепи (кабелей, например), Поэтому диапазон измерения малых проводимостей ограничен только относительной разрешающей способностью прибора (сотые или тысячные доли процента), Таким образом, выигрыш в расширении диапазона измерения составляет не менее одного-двух порядков, Такой же выигрыш достигается в разрешающей способности и в точности измерения в области высоких импедансов.

1659880 цовой мере, а затем вычисляют параметры иммитанса объекта измерения по этому отношению и значению образцовой меры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерения в области высоких импедансов, осуществляют определение отношения напряжений на объекте измерения и мере дважды, шунтируя одним и тем же импедансом утечки различные участки измерительной цепи, напряжения на которых отличаются между собой и когерентны с напряжением генератора, после чего измеряемый иммитанс определяют решением системы уравнений:

Ux1

Zx = f) (—.; Zo, Zy ):

001

5 Ох2.Zx = т2 fU 2о 2y )

002 где 2o — значение импеданса образцовой меры;

2У вЂ” значение импеданса утечки;

Ux) x2,U0,02 — ЗНаЧЕНИя НаПряжЕНИй На объекте измерения и образцовой мере соответственно при первом и втором включениях шунтирующего импеданса утечки.

1659880

7Н

Составитель В. Семенчук

Редактор Л. Веселовская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И. Móñêà

Заказ 1840 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101