Affinamento dello strumento per la misura di resistenze complesse. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione

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Sono noti misuratori di resistenza (impedenza) complessi basati su un partitore di tensione e tre voltmetri. In particolare vengono utilizzati dai radioamatori per misurare i parametri elettrici delle antenne [1]. Uno schema semplificato di un tale dispositivo è mostrato in Fig. 1. La resistenza complessa in esame (RH, CH) e la resistenza capacitiva reattiva C0 nota (modello) o la resistenza attiva R0 sono collegate in serie alla sorgente di tensione alternata.

Fig. 1

La relazione tra dati sperimentali - valori di tensione misurati U1 U2, U3, costanti fBX, Ro. С0 e i parametri richiesti RH, Сн sono descritti dalle equazioni [2]:

Con valori noti della resistenza di riferimento R0 o della capacità C0, nonché della frequenza del segnale di ingresso fBX, l'errore nella misurazione della resistenza complessa è determinato dall'errore nella misurazione delle tensioni U1-U3. Per aumentare la precisione, è necessario garantire che la tensione U1 e la frequenza del segnale siano costanti e che la resistenza dell'elemento di riferimento (R0, Co) non debba differire in modo significativo dalla resistenza di carico prevista. Se l'impedenza di carico non è nota in anticipo, installare un resistore di riferimento R0 con una resistenza di 50...100 Ohm ed effettuare le misurazioni. Se le tensioni U2 e U3 differiscono di più di due volte nella direzione corrispondente, modificare la resistenza del resistore R0 e ripetere le misurazioni. Secondo le formule (3b) e (5), utilizzando (1) e (2), viene determinata la parte reale della resistenza - RH. Sostituendo il resistore R0 con un condensatore C0 con reattanza capacitiva alla frequenza di misurazione approssimativamente uguale alla resistenza del resistore R0, vengono effettuate le misurazioni e, analogamente, da (4) e (6) viene determinata la componente reattiva della resistenza sconosciuta Xn. Se il risultato ha un segno più, la componente reattiva è di natura capacitiva, mentre se è meno è induttiva. Utilizzando la formula (7) o (XNUMX) si trova la capacità o induttanza del carico.

Fig. 2

Le tensioni Ut e U3 possono essere misurate rispetto al filo comune con un voltmetro CA standard con un'elevata resistenza di ingresso, ma non è possibile misurare la tensione U2 in questo modo. Pertanto, per implementare un contatore nella gamma delle radiofrequenze, ricorrono alla conversione della tensione alternata in tensione continua utilizzando un raddrizzatore basato su un diodo a semiconduttore. La tensione raddrizzata viene misurata con un voltmetro CC. Per unificare le misurazioni, le tensioni U1 e U3 vengono misurate in modo simile.

Una delle fonti di errore è l'asimmetria di tensione del generatore, fonte del segnale ad alta frequenza. Questa caratteristica deve essere presa in considerazione, pertanto, nei contatori con raddrizzatori, è necessario misurare l'ampiezza della stessa semionda di tensione alternata. Inoltre, i raddrizzatori a diodi, a causa della caratteristica di trasferimento non lineare a tensioni inferiori a 1 V, introducono un errore aggiuntivo, che può essere ridotto mediante l'uso di grafici di calibrazione [3] o tabelle di correzione.

Lo schema del contatore proposto è mostrato in Fig. 2. Il resistore R1 garantisce il coordinamento del dispositivo con l'uscita del generatore di segnale. Il diodo raddrizzatore VD1, a seconda della posizione dei contatti degli interruttori SA1 e SA2, può essere collegato a vari punti del dispositivo. Nella posizione degli interruttori indicati nello schema, viene misurata la tensione U1. Nella posizione inferiore del contatto mobile dell'interruttore SA1 (SA2 in alto) - U3, e nella posizione inferiore SA2 (SA1 in alto) - U2. L'uscita del raddrizzatore attraverso il filtro passa basso R2R3C2 è collegata a un voltmetro CC, che può essere utilizzato come multimetro digitale.

Tutte le parti sono montate in una custodia di plastica di dimensioni 30x80x120 mm. Il jack di ingresso RF XW1 (BNC-124) è posto su uno dei lati, le prese per il collegamento del carico (morsettiere a pressione RT-213-03, RT-224-01) sono su quello adiacente, gli interruttori sono P2K con ritorno premendo nuovamente e le prese per il collegamento degli elementi standard (RT-213-03, RT-224-01) - in alto. Tutti questi elementi dovrebbero essere posizionati il ​​più vicino possibile l'uno all'altro. Il diodo VD1 e il condensatore C1 sono montati sui terminali degli interruttori. Le prese XS1, XS2 possono essere di qualsiasi tipo, sono posizionate sulla parete libera dell'alloggiamento e su di esse è installato il condensatore C2. I resistori R2 e R3 sono saldati tra i terminali dell'interruttore e le prese XS1, XS2.

Lo strumento è calibrato come segue. La tensione alternata del generatore (solitamente 1 V) viene fornita all'ingresso (presa XW1), i resistori sono collegati ai contatti XT1 e XT2

C2-10 a 51 Ohm e alle prese XS1, XS2 - un voltmetro CC. Selezionando il resistore R3, le letture del voltmetro vengono impostate su 1 V. Quindi, vengono determinati i fattori di correzione che miglioreranno la precisione delle misurazioni. Per fare ciò, all'ingresso viene applicata una tensione costante di 1 V, ai contatti XT1 e XT2 sono collegati resistori con una resistenza di 10...100 Ohm in modo da ottenere una tensione, ad esempio, di circa 2 mV a i contatti XT50, e le misurazioni si effettuano con un voltmetro DC sui contatti XT1 (U2 =) e ХТ2 (U3=). Applicando all'ingresso una tensione alternata di 1 V con una frequenza di 1,6 MHz, misurare le tensioni U2vch e U3B4 e trovare i fattori di correzione per questa frequenza P2 = U2= - u2Vch e P3 = U3= -U3B4 I fattori di correzione sono determinati in un allo stesso modo su altre frequenze fino a 30 MHz.

Collegando resistori con altre resistenze ai contatti XT1 e XT2, ripetere le misurazioni e trovare fattori di correzione per altri valori di tensione U2 e U3 a frequenze diverse. I risultati ottenuti sono riepilogati in una tabella, che viene utilizzata quando si misura l'impedenza di carico.

Letteratura

1. Barsky A. Dispositivo per misurare l'impedenza dell'antenna. - Radio, 2001, n. 12, pag. 59,60.
2. Korobeinikov V. Analisi di un dispositivo per misurare l'impedenza. - Radio, 2003, pag. 65,70.
3. Stepanov B. RF si dirige verso il multimetro. - Radio, 2006, n. 10, pag. 58.

Autore: V.Korobeinikov

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