Доработка прибора для измерения комплексного сопротивления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Измерители комплексного сопротивления (импеданса) на основе делителя напряжения и трех вольтметров известны. В частности, их применяют радиолюбители для измерения электрических параметров антенн [1]. Упрощенная схема такого прибора показана на рис. 1. К источнику переменного напряжения последовательно подключают исследуемое комплексное сопротивление (RH, Сн) и известное (образцовое) реактивное емкостное С0 или активное сопротивление R0.

Рис. 1

Зависимость между экспериментальными данными - измеренными значениями напряжений U1 U2, U3, константами fBX, Ro. С0 и искомыми параметрами RH, Сн описывают уравнения [2]:

При известных значениях образцового сопротивления R0 или емкости С0, а также частоты входного сигнала fBX погрешность измерения комплексного сопротивления определяется погрешностью измерения напряжений U1-U3. Для повышения точности нужно следить за постоянством напряжения U1 и частоты сигнала, а сопротивление образцового элемента (R0, Со) не должно существенно отличаться от ожидаемого сопротивления нагрузки. Если импеданс нагрузки заранее неизвестен, устанавливают образцовый резистор R0 сопротивлением 50... 100 Ом и проводят измерения. При различии напряжений U2 и U3 более чем в два раза в соответствующую сторону изменяют сопротивление резистора R0 и повторяют измерения. По формулам (3б) и (5), используя (1) и (2), определяют вещественную часть сопротивления - RH. Заменив резистор R0 конденсатором С0 с емкостным сопротивлением на частоте измерения, приближенно равным сопротивлению резистора R0 проводят измерения и аналогично из (За) и (4) определяют реактивную составляющую неизвестного сопротивления Хн. Если результат имеет знак плюс, реактивная составляющая имеет емкостный характер, а если минус - индуктивный. По формуле (6) или (7) находят емкость или индуктивность нагрузки.

Рис. 2

Напряжения Ut и U3 можно измерять по отношению к общему проводу стандартным вольтметром переменного тока с большим входным сопротивлением, а вот измерить напряжение U2 подобным образом невозможно. Поэтому для реализации измерителя в диапазоне радиочастот прибегают к преобразованию переменного напряжения в постоянное с помощью выпрямителя на полупроводниковом диоде. Выпрямленное напряжение измеряют вольтметром постоянного тока. Для унификации измерений аналогично измеряют напряжения U1 и U3.

Один из источников погрешности - несимметричность напряжения генератора, источника высокочастотного сигнала. Эта особенность должна быть учтена, поэтому в измерителях с выпрямителями должна измеряться амплитуда одной и той же полуволны переменного напряжения. Кроме того, диодные выпрямители вследствие нелинейной передаточной характеристики при напряжении менее 1 В вносят дополнительную погрешность, которая может быть уменьшена за счет применения калибровочных графиков [3] или поправочных таблиц.

Схема предлагаемого измерителя показана на рис. 2. Резистор R1 обеспечивает согласование устройства с выходом генератора сигналов. Выпрямитель на диоде VD1, в зависимости от положения контактов переключателей SA1 и SA2, может быть подключен к различным точкам устройства. В указанном на схеме положении переключателей измеряется напряжение U1. В нижнем положении подвижного контакта переключателя SA1 (SA2 в верхнем) - U3, а в нижнем SA2 (SA1 в верхнем) - U2. Выход выпрямителя через ФНЧ R2R3C2 подключают к вольтметру постоянного тока, в качестве которого можно применить цифровой мультиметр.

Все детали монтируют в пластмассовом корпусе размерами 30x80x120 мм. Входное ВЧ гнездо XW1 (BNC-124) размещают на одной из боковых сторон, гнезда для подключения нагрузки (клеммники нажимные РТ-213-03, РТ-224-01) - на соседней, переключатели - П2К с возвратом повторным нажатием и гнезда для подключения образцовых элементов (РТ-213-03, РТ-224-01) - на верхней. Все указанные элементы следует расположить как можно ближе друг к другу. Диод VD1 и конденсатор С1 монтируют на выводах переключателей. Гнезда XS1, XS2 могут быть любого типа, их размещают на свободной стенке корпуса, на них устанавливают конденсатор С2. Резисторы R2 и R3 припаивают между выводами переключателей и гнездами XS1, XS2.

Калибруют измеритель следующим образом. На вход (гнездо XW1) подают переменное напряжение генератора (как правило, 1 В), к контактам ХТ1 и ХТ2 подключают резисторы

С2-10 по 51 Ом, а к гнездам XS1, XS2 - вольтметр постоянного тока. Подборкой резистора R3 устанавливают показания вольтметра равными 1 В. Затем проводят определение поправочных коэффициентов, которые позволят повысить точность измерений. Для этого на вход подают постоянное напряжение 1 В, к контактам ХТ1 и ХТ2 подключают резисторы сопротивлением 10... 100 Ом так, чтобы на контактах ХТ2 получить напряжение, например, около 50 мВ, и проводят измерения вольтметром постоянного тока на контактах ХТ1 (U2=) и ХТ2 (U3=). Подав на вход переменное напряжение 1 В частотой 1,6 МГц, проводят измерения напряжений U2вч и U3B4 и находят поправочные коэффициенты для этой частоты Р2 = U2= - и2Вч и Р3 = U3= -U3B4 Аналогичным образом определяют поправочные коэффициенты на других частотах до 30 МГц.

Подключив к контактам ХТ1 и ХТ2 резисторы с другими сопротивлениями, повторяют измерения и находят поправочные коэффициенты для других значений напряжения U2 и U3 на различных частотах. Полученные результаты сводят в таблицу, которую используют при проведении измерений импеданса нагрузки.

Литература

1. Барский А. Прибор для измерения импеданса антенн. - Радио, 2001, № 12, с. 59,60.
2. Коробейников В. Анализ прибора для измерения импеданса. - Радио, 2003, с. 65,70.
3. Степанов Б. ВЧ головка к мультиметру. - Радио, 2006, № 10, с. 58.

Автор: В.Коробейников

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Новый цифровой переключатель TDM 28.02.2005 Компания ZARLINK SEMICONDUCTOR представила новый цифровой переключатель TDM (переключение сигналов во времени) типа ZL50031. Новый прибор соответствует интерфейсу данных Н.110 и применяется для передачи голосового сигнала в сетях с пакетной передачей данных.

Другие интересные новости:

▪ Мини-ПК Intel Core i7 NanoPAK

▪ 30-вольтовые HEXFET МОП-транзисторы

▪ Новая наука - судебная сейсмология

▪ Во Вселенной обнаружено 11 густонаселенных систем

▪ Графен для микрочипов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Социальная психология. Конспект лекций

▪ статья Какой космический аппарат газеты нарекли упсником? Подробный ответ

▪ статья Яблоня домашняя. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Датчики для охранной сигнализации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усовершенствованный импульсный источник питания в спичечной коробке, 9 вольт 1,1 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025