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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Виртуальная реальность как успокаивающее во время операции 23.09.2022 Американские медики из Медицинского центра Бет Исраэль Диаконис провели хирургическое вмешательство, в котором применили виртуальную реальность, что позволило использовать меньше успокаивающих препаратов. В ходе исследования хирурги провели операцию лечения синдрома запястного канала. Обычно во время процедуры пациентам вводят препарат пропофол, а также местную анестезию. В результате больные находятся под сильным седативным воздействием лекарства, что делает его сонными и спокойными. Однако такой метод может привести к падению АД и сужению верхних дыхательных путей, что увеличивает риск инсульта, инфаркта или дыхательной недостаточности. Для эксперимента исследователи разделили 34 испытуемых на две группы: первую погружали в виртуальную реальность и использовали традиционные препараты, а вторым давали только пропофол. В VR-очках участники могли самостоятельно выбрать себе окружающее пространство: луг, лес или горы. В результате пациентам из первой группы в среднем потребовали на 260 мг меньше анестезирующего вещества. Также таких оперированных выписывали из послеоперационного блока примерно на 22 минуты раньше. Через месяц после вмешательства между двумя группами не было обнаружено никакой разницы в функционале запястья.

Другие интересные новости:

▪ Жёстких дисков покупают всё больше

▪ Электрический ценник

▪ Дисплей на светодиодах TR2015х

▪ Мука из банановой шкурки

▪ Антикварки и вращение протона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Синтезаторы частоты. Подборка статей

▪ статья Иоганн Вольфганг фон Гете. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какое животное снималось и в Кавказской пленнице, и в 9 роте? Подробный ответ

▪ статья Маникюрша. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Непрозрачный пироксилиновый лак. Простые рецепты и советы

▪ статья Конденсаторы. Температурный коэффициент емкости (ТКЕ). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025