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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Смарт-брелок Samsung Connect Tag для отслеживания людей и предметов 26.10.2017 Компания Samsung Electronics представила трекер Connect Tag, который позволяет быть в курсе, где находятся близкие, а также отслеживать местоположение любых ценных вещей. По данным компании, это первое в мире мобильное устройство, использующее узкополосную сеть (NB-IoT, Cat.M1) - специально созданный стандарт мобильной связи с низким энергопотреблением для передачи небольших данных. В трекере используется электронная SIM-карта (eSIM). Используя безопасное подключение к интернету, Samsung Connect Tag определяет локацию и отправляет "умные" уведомления. Для обеспечения точности работы устройства в помещениях и на улице оно использует GPS, сотовые сети, а также навигационную систему, которая позволяет определять местоположение по точкам Wi-Fi. Samsung Connect Tag можно закрепить на детском рюкзаке, чтобы всегда знать, где находится ребенок, или пристегнуть его к ошейнику собаки, чтобы не потерять питомца. Samsung Connect Tag также можно повесить на брелок с ключами. Как и многие другие устройства Samsung, работающие на основе технологии интернета вещей, новый трекер будет привязан к особой платформе SmartThings, чтобы взаимодействовать с "умной" бытовой техникой пользователя. Так, благодаря функции Geo-fence, Samsung Connect Tag сообщит выбранным устройствам, что пользователь находится рядом. Можно настроить автоматическое включение света или телевизора при входе домой, задать определенные зоны, чтобы получать уведомления, например, когда ребенок заходит на территорию школы или собака выбегает на задний двор. Найти машину на большой открытой парковке больше не составит труда - функция On-demand поможет определить местоположение автомобиля. Для этого нужно просто нажать кнопку на смартфоне. Другая функция позволяет держателю трекера самому отправить свое текущее местоположение. Даже маленький ребенок сможет сообщить, в каком именно месте он находится. Кроме того, благодаря уведомлениям можно получить запись всех перемещений близких. Габариты Samsung Connect Tag всего 42,1 х 11,9 мм, вес 25 г. Устройство защищено от пыли и влаги благодаря особой системе защиты по классу IP68. Оно держит зарядку до 7 дней. В комплекте есть специальное кольцо, которое позволяет закреплять трекер на сумках, ошейниках, брелоках для ключей.

Другие интересные новости:

▪ Медленные часы оленя

▪ Перстень-лаборатория для больных

▪ Основа для микросхем памяти ReRAM плотностью 100 Гбит

▪ Собачий мобильник

▪ Потеющий робот

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Многоуважаемый шкап. Крылатое выражение

▪ статья Сколько километров между Тихим и Атлантическим океанами? Подробный ответ

▪ статья Киви. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Интервальный таймер на микроконтроллере PIC16F684. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Видеокамеры формата 8 мм. Отличительные особенности форматов, устройство ЛПМ, ремонт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026