Журнал Радио 5 номер 2003 год. 
"РАДИО" — О СВЯЗИ
Анализ прибора для измерения импеданса
Владимир КОРОБЕЙНИКОВ,
г. Ижевск
В статье «Прибор для измерения импеданса» («Радио», 2001, ╧ 12, с. 59, 60) приведено описание прибора для измерения импеданса антенн. Прибор представляет собой делитель напряжения, одно плечо которого содержит резистор и конденсатор с известными параметрами, а параметры элементов другого плеча-нагрузки, например, антенны, неизвестны. Делитель питается от источника синусоидального сигнала частотой f. С помощью диодных выпрямителей с емкостными фильтрами, подключенных к элементам делителя, производится измерение падающих на них напряжений. Предполагая, что выпрямители линейны в достаточно широком диапазоне напряжений, можно по измеренным постоянным напряжениям построить векторную диаграмму напряжений.
Эквивалентная схема делителя приведена на рис. 1, где RoCo — элементы с известными параметрами; RнСн — элементы нагрузки, параметры которых предстоит определить. Там же показаны напряжения на элементах делителя.
Векторные диаграммы напряжений, полная и частные, приведены на рис. 2. Эти диаграммы можно описать уравнениями:
Из уравнений (2) и (3) получаем
Таким образом, два последних уравнения необходимы и достаточны для вычисления искомых величин, а первое из них и элемент Rо являются избыточными. Для однозначного решения задачи необходимо лишь, чтобы известный элемент обладал реактивным сопротивлением, что позволит определить знак реактивности неизвестного.
Эквивалентная схема прибора после его упрощения и векторная диаграмма для работы с нагрузкой, содержащей емкостную составляющую, приведены на рис. 3 и 4 соответственно.
Методика работы с упрощенным прибором аналогична работе с его прототипом, необходимо лишь добавить, что найденные по диаграмме величины Urн и Uкн необходимо пересчитать в сопротивления. Пересчет ведется через масштабный коэффициент
Искомые величины находим по формулам
Недостатком графического решения задачи является его большая трудоемкость, невозможность механизации процесса решения.
Значительно удобнее аналитический способ решения, не пробегая к построению векторной диаграммы.
Для этого используются уравнения
описывающие диаграмму рис. 4.
Эти уравнения можно решать на компьютере либо на калькуляторе. При этом надо иметь в виду, что если в результате решения величина Uхн получается со знаком +, то это означает, что нагрузка имеет емкостную составляющую, а если со знаком -, то индуктивную. Практическая схема прибора приведена на рис. 5. В нем, в отличие от прототипа, введены резисторы R1 и R2, обеспечивающие нормальную работу выпрямителей при «закрытом», т. е. разомкнутом по постоянномутоку выходе источника питания и нагрузки.
Величину С1 следует выбирать такой, чтобы его емкостное сопротивление на рабочей частоте было близко к ожидаемой величине сопротивления нагрузки. При этом условии будет выше точность измерения. С этой же целью входное напряжение должно быть не менее 5 В (эффективное значение) при минимальном содержании гармоник.
При опытной эксплуатации макетного образца получена точность измерения в среднем не хуже ±10%.
Вернуться к содержанию журнала "Радио" 5 номер 2003 год
| Ваш комментарий к статье | ||||
