Цифровые методы измерения полных сопротивлений с преобразованием в напряжение

Импеданс - полное сопротивление. Адмиттанс – полная проводимость.

Полное сопротивление – отношение комплексных амплитуд напряжения и тока.

Комплексная амплитуда - отношение 2х реальных амплитуд * на exp.

Идея: отдельно измерить комплексную амплитуду напряжения, отдельно измерить комплексную амплитуду тока. То есть отдельно измерить вещественные и мнимые части. Затем определить полное сопротивление вычислительным способом.

Метод удобно использовать для гармонических сигналов.

Преобразование измеряемого сопротивления в напряжение можно реализовать на основе операционного усилителя.

Структурная схема измерителя Е7-15

Напряжение рабочей частоты (100 Гц или 1000Гц) генератора подается на измеряемый объект, подключаемый к преобразователю. Преобразователь формирует два напряжения, одно из которых Uт пропорционально току, протекающему через измеряемый объект, а другое Uн − напряжению на нем. Отношение комплексных амплитуд

этих напряжений равно полному сопротивлениюZ. Измерение отношения напряжений проводится аппаратно-программным логометром. Его аппаратная часть состоит из двух коммутаторов S1 и S2, масштабного усилителя, перемножителя, фильтра нижних частот и цифрового вольтметра, использующего метод двойного интегрирования. Итогом работы программной части логометра является расчет отношения напряжений.

С выхода усилителя гармоническое напряжение Um sin (ωоt +ϕ) пропорциональное току Uт или напряжению Uн в зависимости от состояния переключателя S1, поступает на перемножитель. На второй вход перемножителя поступает опорное напряжение с генератора: Uо sin (ωоt) либо U cos (ωоt) в зависимости от состояния переключателя S2. При этом на выходе перемножителя получают, соответственно, напряжения

Um sin (ωоt +ϕ) * U cos (ωоt) = (Uo/2) Um sinϕ + (Uo/2) Um sin(2ωоt +ϕ) – вещественная часть

Um sin (ωоt +ϕ) * U sin (ωоt) = (Uo/2) Um cosϕ - (Uo/2) Um cos(2ωоt +ϕ) – мнимая часть

Высокочастотные составляющие с удвоенной частотой подавляются фильтром нижних частот. Постоянные составляющие напряжения, пропорциональные Um cosϕ и Um sinϕ и называемые квадратурными компонентами (фаза сдвинута на 90^о , это позволяет определять вещественную и мнимую часть), измеряются поочередно цифровым вольтметром. Измеренные значения вводятся в блок управления, после чего производится вычисление по формулам.

Z=(U1+jU2)/(U3+jU4)

Погрешность измерения составляет 0,1%.

Точность зависит от:

-точности установки частоты

-стабильности между переключениями

-погрешности преобразования тока в напряжение

-погрешности масштабного усилителя

-погрешности перемножителя

-погрешности вольтметра

-погрешности округления при расчетах

Дата добавления: 2015-04-30