Дослідження автотрансформаторних мостів для вимірювання параметрів імпедансу
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2024.318844Ключові слова:
автотрансформаторний міст; імпеданс; квадратурний канал; схема заміщення; рівняння рівновагиАнотація
Аналіз існуючих методів вимірювання імпедансу показав, що для створення прецизійних компараторів, які працюють у широкому діапазоні значень у діапазоні звукових частот, оптимальним є використання трансформаторних і автотрансформаторних мостів. Автотрансформаторні мости застосовуються при вимірюваннях у широкому діапазоні значень імпедансів. Застосування автотрансформаторних мостів дозволяє знизити похибку вимірювань до 10-7–10-9.
Високі метрологічні характеристики трансформаторних мостових схем надають можливість використовувати їх у комерційних приладах і прецизійній вимірювальній апаратурі. Прості автотрансформаторні мости не надають можливості вимірювати параметри імпедансу в широкому діапазоні значень тангенсу кута втрат (фазового зсуву). Для синтезу вимірювальних кіл мостів та їх зрівноважування необхідно мати прецизійний квадратурний канал, який забезпечить високу точність коефіцієнта передачі як за фазою, так і за модулем.
Структури універсальних автотрансформаторних компараторів та їхні властивості визначаються двома основними факторами: способом формування джерела комплексного зрівноважувального сигналу і видом схем заміщення імпедансів порівнюваних об’єктів. Для визначення шляхів удосконалення універсальних прецизійних компараторів імпедансу на основі автотрансформаторних мостів необхідно розробити і проаналізувати математичні моделі універсальних компараторів.
Проведений теоретичний аналіз показав, що у процесі компарування можна порівнювати імпеданси з різною схемою заміщення при прямому відліку за реактивними та активними параметрами. Вибираючи відповідний напрям передач, при нескладній перебудові вимірювального кола можна порівнювати два імпеданси з паралельною схемою заміщення, два імпеданси з послідовною схемою заміщення або два імпеданси з різною схемою заміщення. Отримані результати дозволили їх впровадити в універсальному автотрансформаторному мості-компараторі.
Посилання
Surdu M.N., Lameko A.L., Surdu D.M., Kursin S.N. An automatic precision system for the metrological backup of measurements of impedance parameters. Part 1. Operating principles. Measurement Techniques, 2012, vol. 55, no. 7, pp. 816–825. doi: https://doi.org/10.1007/s11018-012-0045-5
Kibble B.P., Rayner G.H. Coaxial AC Bridges. Bristol, Adam Hilger Ltd., 1984. 203 p.
Delahaye F. AC-bridges at BIMP, BNM-LCIE, 1998, pp. CI–C6.
Wood B., Cote M. AC Bridges for the R-C Chain. BNM-LCIE, 1998, pp. El–E20.
Silveira F. 2-Terminal Coaxial Capacitance Measurements and Cable Corrections. arXiv:2211.00757, 2022. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2211.00757
Pimsut Y. et al. Development and implementation of an automated four-terminal-pair Josephson impedance bridge. Metrologia, 2024, vol. 61, no. 2, doi: https://doi.org/10.1088/1681-7575/ad2539
Kürten Ihlenfeld W.G., Vasconcellos R.T.B. A digital quadrature bridge for impedance measurements. Proceedings of 29th Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014), Rio de Janeiro, Brazil, 2014, pp. 106–107. doi: https://doi.org/10.1109/CPEM.2014.6898281
Kučera J., Kováč J. A reconfigurable four terminal-pair digitally assisted and fully digital impedance ratio bridge. Proceedings of 2017 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), Turin, Italy, 2017, pp. 1–6. doi: https://doi.org/10.1109/I2MTC.2017.7969769
Musiol K. Experimental Study of Digitizers Used in High-Precision Impedance Measurements. Energies, 2022, vol. 15(11), 4051. doi: https://doi.org/10.3390/en15114051
Tran N. et al. Calibration of 10 nF capacitance standard from DC quantum Hall resistance using a digital impedance bridge. Measurement Science and Technology, 2023, vol. 34, no. 7. doi: https://doi.org/10.1088/1361-6501/acc6e2
Musiol K. et al. Experiences with a new sampling-based four-terminal-pair digital impedance bridge. Measurement, 2022, vol. 205, 112159. doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112159
Musiol K. et al. The Role and Importance of Digital Impedance Bridges in Contemporary Metrology. Pomiary Automatyka Robotyka, 2024, vol. 28(1), pp. 49–54. doi: https://doi.org/10.14313/PAR_251/49
Marzano M. et al. Primary Realization of Inductance and Capacitance Scales With a Fully Digital Bridge. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2022, vol. 71, 1503008. doi: https://doi.org/10.1109/TIM.2022.3214498
Wang Y., Schlamminger S. A digital four-arm bridge for the comparison of resistance with capacitance. Metrologia, 2024, vol. 61, no. 5. doi: https://doi.org/10.1088/1681-7575/ad7590
Isaiev V. Metod vymiryuvannya kuta zsuvu faz mizh dvoma napruhamy za dopomohoyu pretsyziynoho vymiryuvacha zminnoyi napruhy [Method of measuring the angle of phase shift between two voltages using a precision meter of the voltage]. Ukrainian Metrological Journal, 2017, no. 2, pp 3–7 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2017.109620
Kursin S.M. et al. Analiz struktur avtotransformatornykh mostiv dlya vymiryuvannya parametriv impedansu [Analysis of the structures of autotransformer bridges for measuring impedance parameters]. All-Ukrainian science and technology conf. young scientists in the field of metrology “Technical Using of Measurement-2016”, February 1–5, 2016: abstracts of reports. Kyiv, 2016, pp. 74–76 (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
