Способ определения электрического иммитанса Советский патент 1991 года по МПК G01R17/12 

Изобретение 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.З и 4 - то же, на основе трансформаторных мостов ,с индуктивным компаратором токов; на фиг.5 - то же, на основе

трансформаторного йоста с индуктивным делителем напряжения.

Устройство (фиг 1) содержит генератор 1, образцовую меру 2, последовательно с которыми включают через соединительный экранированный кабель 3 обьект 4 измерения. Экранирующая оплетка кабеля через переключатель 5 соединяется с одним 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

о сл ю

00 00

о,

представлять собой одноканальный АЦП с синхронным детектором и коммутатором на входе, позволяющим подключать «го поочередно к объекту. . измерения, образцовой мере или генератору. Определение отношений напряжений при этом осуществляется в цифровой форме по результатам измерения абсолютных значений этих напряжений. В данном устройстве импеданс утечки измерительной цепи определяется в основном емкостью между центральным проводом и экраном кабеля 3.

В устройствах, изображенных на фиг.З и 5, импеданс утечки измерительной цепи определяется емкостью кабеля для подклю- 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 образцовой меры. В этом случае исключение влияния каждого из указанных импе- дансов должно осуществляться раздельно в соответствии с данным способом. Например, в устройстве, представленном нафиг.4, 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 при другом положении переключателя 5-2 и аналогичным образом исключают влияние импеданса кабеля 3-2.

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

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

Подставляя каждое из полученных отношений в уравнение

5 °«

получают значение измеряемрго комплексного сопротивления Zx ,где Z0 - значение комплексного сопротивления образцовой меры. При первом измерении переключатель 5 устанавливают в такое положение, чтобы импеданс утечки соединительного кабеля 3 шунтировал объект измерения. При этом уравнение (1) имеет вид

.ZxZy

Ux zx+2y i -5-

(2)

где Zy - 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

0 приобретает вид .

Ux Zx(31

ТЛi )

&Zl- ly+Iy

Решая систему уравнений (2) и (3), находят

5 искомое комплексное сопротивление Zx.

Преимущество предлагаемого способа определения электрического иммитанса заключается в его более высокой точности за счет практически полного исключения по0 грешности, обусловленной влиянием импе- дансов утечки элементов измерительной цепи (например, емкости соединительных кабелей), а также в расширении диапазона измерения в области высоких импедансов.

5 Наименьшая проводимость, которая может быть измерена с помощью известного способа, ограничена нестабильностью шунтирующих объект проводимостей измерительной цепи. При подключении и

0 отключении объектов измерения эта нестабильность весьма значительна (для емкости кабеля она не менее нескольких десятых долей процента). При использовании предлагаемого способа определения электриче$ с кого иммитанса указанная нестабильность не проявляется, так как переключение объекта измерения не производится и за незначительное время измерения (доли секунды) не может изменяться пространственное

0 расположение элементов измерительной цепи (кабелей, например). Поэтому диапазон измерения малых проводимостей ограничен только относительной разрешающей способностью прибора (сотые или тысячные

5 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 обла0 сти высоких импедансов.

Формула изобретения Способ определения электрического иммитанса, заключающийся в том, что 5 подают от генератора тестовый синусоидальный электрический сигнал на последовательно соединенные объект измерения и образцовую меру, определяют отношение напряжений на объекте измерения и образцовой 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

0

измеряемый иммитанс определяют решением системы уравнений:

7 -7-7 }

ЧЗоТ

Zx fe (|: Z0; Zy),

где Z0 - значение импеданса образцовой меры;

2У - значение импеданса утечки;

0x1 x2.Uoi.02 - значения напряжений на объекте измерения и образцовой мере соответственно при первом и втором включениях шунтирующего импеданса утечки.

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

Фиг.1

Фиг. 2

J-/

Фиг. 3

ФигЛ

Фиг. 5