Цифровые методы измерения полных сопротивлений с преобразованием в напряжение
Метод удобно использ для гармонич сигн.
Эмпиданс-полное сопротивл
Адмиттанс-проводимость
Измеритель иммитанса-измер компл сопр.
Компл амплит-это отнош 2х реальных ампл и * на exp
Для измер на перем токе надо измер L,C с учетом потерь. Две схемы замещ.
для емкости для индукт
C=B/ω, L=X/ ω
Q=ωL/r=X/R –добротн
Tgδ=1/Q=ωC/G=ωCR фактор потерь
Метод, примененный в цифровых приборах, Z->U – преобразов сопротивл в напряж.
Реализ метод- прибор Е715
Основной блок-преобразователь I->U на операционном усилителе(или просто на образцовом резисторе)
U0-опорное напряж с нулевым фаз сдвигом
Удвоен частоту удал фильтром
Преобраз частоты на нулевую-синхрон детектор. Он фазочувствит.
После ФНЧ- цифров вольтм пост тока.
МПС-микропроц система
U0 считаем 1
Отнош амплитуд вычисл в МПС.
Надо измерить компл амплитуды напряж–фазочувствит синхронныйдетектор. Подавая на детектор cos wt-проекция измер волны на вещ ось, подавая sin wt-проекция U на мнимую ось.
U1 sin(wt+ φ)cos wt=Ux/2 sinφ
Таким образ опред надо 2 компл амплитуды путем измер 4 пересеч и расчет(микропроцессором) веществ и мним части
R=(ES+FT)/(S^2+T^2) X=(FS-ET)/(S^2+T^2) откуда расчит L Q по изв частоте-они в приборе постоянны. Для измер частотн хар-ки-требунтся ввести генератор с произв частотой и частотомер для ее измер(либо цифров генератор)
Точность зависит:
-точности установ частоты
-стабильн между переключ
-погрешность преобраз тока в напряж
|
|
|
-погр масштабного усилит
-погр перемножителя
-погр вольтметра
-погр округления при расчетах
35. Мостовые методы измерения параметров компонентов цепей. Четырехплечие измерительные мосты для измерения R,L,C.
Идея-уравновеш мостовой схемы с неизв компл сопротивл путем подбора образцов сопротивл.
Существует несколько разновидностей мостовых схем измерения параметров R,L,C на переменном токе: четырехплечие, шестиплечие (двойные), уравновешенные, неуравновешенные и процентные. Управление этими мостами может быть как ручным, так и автоматическим. Наиболее распространены схемы четырехплечих уравновешенных мостов.
Схема 
К одной из диаг моста подвед синусоид напряж от генератора. Индикатор регистрир напряж, возник в друг диаг моста. Искомое полн сопротивл вводят в одно из плеч моста. Мост уравновеш. Сост баланса фиксир по нулевому показ индикатра-уравновеш мост.
НН показ, когда точки а и в имеют одинак потенциалы.
Сопротивления четырехплечевого моста в общем случае носят комплексный характер:Z̊1=Z1exp(jφ1) и т.д., где Z1,Z2,Z3,Z4 – модули комплексных сопротивлений, а φ1-4 – их соответствующие фазы.
Условия равновесия четырехплечного моста определяются равенствами: Z1Z4=Z2Z3 и φ1+φ4=φ2+φ3
|
|
|
Надо как миним 2 парам варьировать. Все варианты мостов имеют цель получить наилучшую точность, высокую чувствит к регулировке.
Для R:
Rx=(R3/R4)(длительное)*R2(плавное) можно регулир R4, a R2,R3-опред диапазон. Точность-доли%.
При переходе к точке нуля меняется полярность тока.
Погрешность метода: погр установки образц рез, погр установки нуля.
Для достижения равновесия четырехплечного моста с активным сопротивлением достаточно иметь один регулируемы параметр (например, сопротивление резистора R4) как показано на рисунке. Пределы измеряемых сопротивлений для подобных мостов составляют от 10^-2 до 10^7 Ом. Погрешности измерения – от сотых долей процента до нескольких процентов в зависимости от диапазона измерения.
Наименьшие погрешности лежат в диапазоне измерений от 100 Ом до 100 кОм. При малых измеряемых сопротивлениях резисторов вклад в погрешность измерения вносят сопротивления отдельных соединительных проводов, при больших - сопротивления утечек.
ДляL:
(Rx+jwLx)*1/(1/Ro)*+jwCo=R2*R3
Rx=R2*R3/Ro
wLx=R2*R3*wCo
Lx=R2*R3*Co
R2*R3 – коэф пропорциональности
QLx = wLx/Rx = wCoR2R3RO/R2R3 = wCoRo
Такая схема наиб удобна, тк надо менять R0 C0(а не L0, R0 как можно было бы сделать)
|
|
|
Для С:
Tgδ=G/B=1/(Rx*w*Cx)
(1/R0 +i*w*C0)^(-1)R3=R4/(1/Rx +i*w*Cx)
i*w*C0*R4+R4/R0= i*w*Cx*R2+R2/Rx
Отсюда: Rx=R0R3/R4
Cx=C0R4/R3
Tg=1/(Rx*w*Cx)= 1/(R0*w*C0)
Достоинства: высок чувствит, высок стабильность при измер мостовым методом, можно использ эталонные Эл-ты.
Недост: метод узкополосный, образц Эл-ты имеют частотн зависим, на высок част возник перекрестн.связи между плечами, у моста нет баланса.
36. Трансформаторные мосты, их использование для измерения полных сопротивлений.
Применяют в широком диапазонечастот- до сотен МГц. Отсутствие паразитных связей в схеме, хорошая защищенность от помех, возможность автоматиз.
В таких мостах плечи образованы обмотками трансформаторов, поэтому их иногда называют трансформаторными мостами. Трансформаторные мосты выполняют по разным схемам.
Один из вариантов:
(1ое) n
Трансформатор напр(ХХ)-ист напр
Трасф тока(в реж кз)-малые сопрот обмоток
Сильная индуктивн связь между обмотками и переменное число витков(коммутатор)
U1/U2=n1/n2
Числа витков выполн услов равновес n4I0=Ixn3 магнитн поток =Ø и напряж на вторичн обмотке =Ø
I0=U2/Z0 Ix=U1/Zx – при пренебрежимо малом сопротивл обмоток n3 n4
Zx=Z0*(n1n3/n2n4)
Число обводок можно сдел большим-диапазон измер увелич(до 10^7), погрешн опред точностью Z0 и точн уравновешив.
|
|
|
Напряжение питания U от генератора G подводят к первичной обмотке w1 трансформатора Т1. К его вторичным обмоткам w2 и w7 присоединены измеряемый конденсатор с потерями (Сх и Rx) и образцовые элементы C0 и R0, соединенные с первичными обмотками w6 и w5 трансформатора Т2. Сигнал ошибки Uвых снимают с его вторичной обмотки w4.
Если не учитывать индуктивностей обмоток, то получим токи 
; 
; 
Условие баланса моста (Uвых=0) получается при равенстве нулю магнитного потока в сердечнике трансформатора Тр2, т.е. при выполнении условия I3w3=I5w5+I6w6. Подставив сюда значения токов после выделения действительной и мнимой частей равенства, получим: Rx=R0w2w3/(w7w6); Cx=C0w7w5/(w2w3); tgδ=w6/(w5ωR0C0)
Для индуктивности направл тока меняем знак w7=-w7’
Проблема-чтобы U1 и U2 не зависили от измеряемой величины. Делается с помощью операцион усилителей с преобразованием сопротивл(проводим) в напряж. Трансформ напряж не нужен.
Такие мосты уравновешивают, изменяя параметры образцовых элементов или число витков трансформаторов. На основе трансформаторных мостов строят цифровые мосты с автоматической балансировкой. Метод трансформаторного моста реализован в выпускаемых промышленностью приборах, позволяющих измерять L,C,R и tgδ с основной погрешностью не менее 0.1% на частоте 1 кГц в широком диапазоне значений измеряемых параметров.
Резонансные методы измерения параметров компонентов цепей. Действующие значения индуктивности катушки и емкости конденсатора и методы их измерения. Погрешности резонансного метода.
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!