Измерение комплексной проводимости

**Online2** · 03.11.2006, 16:15

Уважаемые специалисты и радиолюбители!
Объясните, пожалуйста, какие существуют методы измерения комплексной проводимости (иммитанса) или комплексного сопротивления (импеданса)? Интересует связь тока, напряжения и разности фаз (!!)
Заранее спасибо отвечающим!

**Dimon50002004** · 03.11.2006, 16:30

Элементарно! Напряжение и ток измерить можно различными способами... Вам как удобнее? Можно схемку на опереционниках сделать... А разность фаз можно измерить фазовым дететором, у него на выходе напряжение пропорциональное разности фаз.

**Online2** · 03.11.2006, 19:43

Я использую тот же принцип (в общем), что и в отечественном приборе E7-22. Структурная схема выглядит так (foto.mail.ru/mail/e2kpro/1/i-7.jpg). На ней Zx - измеряемое сопротивление или проводимость (подключаемый элемент), которое вместе с Генератором и резистором Ro (активное сопротивление, известное) образуют последовательную цепь. Напряжения Uzx и Uro проходят через усилители А1 и А2. Эти усилители с изменяемыми коэффициентами - для обеспечения нескольких пределов измерения. Выходные напряжения с усилителей идут на АЦП, далее - в процессор. Одновременно с этим есть еще Цифровой Фазометр, который должен измерять фазовый сдвиг.

1) Правильно ли я определяю напряжения и ток (в виде напряжения)? Их отношение и даст проводимость?
2) Как собрать (или найти микросхему, или ...) Цифровой фазометр, пригодный для моего случая?

**RA3XCQ** · 05.11.2006, 02:33

Опорную синхронизацию необходимо взять со схемы генератора 100 Гц - 1 кГц - 10 кГц - 100 кГц, генератор на частоту ниже, чем частота опорного генератора 100 Гц - 1 кГц - 10 кГц - 100 кГц для установления пропорциональности между задержкой значений напряжений либо токов в интересующие моменты времени и АЦП.

**Dimon50002004** · 05.11.2006, 09:06

Сообщение от Online2

1) Правильно ли я определяю напряжения и ток (в виде напряжения)? Их отношение и даст проводимость?
2) Как собрать (или найти микросхему, или ...) Цифровой фазометр, пригодный для моего случая?

1) Напряжение пропорционально току, поэтому напряжение с резистора надо предворительно поделить на его сопротивление. Но и можно это учесь при обработке результатов и выводе их на экран.

2) Посмотрите на http://www.analog.com/ru/index.html . Там есть и бесплатные образцы.

**Online2** · 05.11.2006, 11:57

2 Larry158
На счет генератора у меня отдельный вопрос. Мне необходимо "привязаться" к частоте (а, значит, и генератору) используемого процессора (TMS320C5510 от Texas Ins.). Как именно это сделать, я пока не знаю.

2 Dimon50002004
1) А, точно! Получается, что напряжение с измеряемого объекта я оставляю как есть, а напряжение с резистора Ro (номинал которого должен быть известен) делю на этот самой номинал. Я думаю, что делить необходимо программно, то есть вначале передав через АЦП в процессор. А как выбрать значение этого резистора (?)

2) Ссылку посмотрю, спасибо.
А для чего именно используется значение фазового сдвига при вычислении иммитанса?

**Dimon50002004** · 05.11.2006, 15:11

Сообщение от Online2

1)А как выбрать значение этого резистора (?)

2) Ссылку посмотрю, спасибо.
А для чего именно используется значение фазового сдвига при вычислении иммитанса?

1)Нужно задаться током. Например, 1мА. Ну, а там уже по закону всемогущего Ома

2)Любой импеданс(он является комплексной величиной) можно представить в виде произведения действительной амплитуды и комплексной экспоненты, которая, в свою очередь, в степени i*фазовый_сдвиг.

Сложно формухи писать...

**Online2** · 05.11.2006, 17:01

1) Ясно, спасибо!
2) Вот вкратце теория про комплексное сопротивление:
а) Zx = Uzx/Izx = Rs +- jXs, то есть активное сопротивление плюс-минус реактивное. Реактивное в свою очередь будет со знаком "+" при индуктивном характере цепи и со знаком "-" при емкостном.
б) Существует два типа реактивного сопротивления:
- емкостное: Xc = 1/2ПfC;
- индуктивное: Xl = 2ПfL.
в) Модуль комплексного сопротивления |Zx| = корень из (Rs^2 + Xs^2), то есть Rs=|Zx|sin(Fi), Xs=|Zx|cos(Fi), где Fi - угол между активным и комплексным сопротивлением.
г) Фазовый угол (Fi) отставания тока от напряжения на -90 соответствует индуктивному характеру сопротивления цепи, а опережения тока на +90 - емкостному.

Поэтому я подумал, что фазовый угол нужен для того, чтобы определить тип измеряемого элемента. И нам надо три значения (только знак): "+" для L, "-" для С и "0" для R - для выбора той или иной формулы.
Но это не совсем подходит, так как разница в 90 градусов - при идеальных условиях.

Вопрос: получив два значения напряжения (согласно п.1) и как-то (!) сняв точное значение фазового сдвига, грубо говоря, что с этими значениями делать дальше? Как выбрать нужную формулу и определить тип измеряемого элемента (если это надо)?

**Dimon50002004** · 05.11.2006, 20:59

Сообщение от Online2

Вопрос: получив два значения напряжения (согласно п.1) и как-то (!) сняв точное значение фазового сдвига, грубо говоря, что с этими значениями делать дальше? Как выбрать нужную формулу и определить тип измеряемого элемента (если это надо)?

Боюсь, что по сдвигу фаз определить какой это элемент не получится. У меня встречный вопрос. Вам какой нужен конечный результат?

**Online2** · 05.11.2006, 23:11

Задача, можно сказать, учебная. Необходимо разработать измеритель комплексной проводимости на заданном процессоре TMS320C5510. Ессно, ничего навороченного не нужно. То есть не надо "изобретать" то, что есть в продаже в виде готового устройства. Но общий принцип должен быть сохранен. Я нашел немного информации про существующие приборы Е7-12 и Е7-22. Принцип у них такой: получаем два напряжения и фазовый сдвиг, а дальше - в зависимости от функциональных возможностей и новизны прибора обрабатываем полученные данные. В этой теме я хочу узнать, как эти три величины связаны между собой (пока в теории). То есть, предположим, что я как-то получил эти три значения, а что с ними дальше-то делать?
А потом можно заняться выяснением вопросов, связанных с конкретным практическим получением этих значений. Вот :russian_roulette:

**Dimon50002004** · 06.11.2006, 17:48

Сообщение от Online2

В этой теме я хочу узнать, как эти три величины связаны между собой (пока в теории). То есть, предположим, что я как-то получил эти три значения, а что с ними дальше-то делать?

Вы же сами выше писали как они связаны...

**KM6Z** · 06.11.2006, 18:29

Дмитрий, просмотрите http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=9639
Удачи.

**Online2** · 06.11.2006, 20:00

Тогда еще вопрос: импеданс = U(w)*e^j*Fi(w) / I(w)*e^j*Fi(w) [1], при этом импеданс не должен зависеть от времени. Но понятие импеданса применимо, если при приложении к двухполюснику гармонического напряжения ток, вызванный этим напряжением, также гармонический той же частоты. Для этого необходимо и достаточно, чтобы двухполюсник был линейным. Если это условие не выполнено, то при вычислении импеданса множитель e^j*w*t не сокращается в формуле [1], то есть импеданс не может быть найден, поскольку невозможно получить выражение для импеданса, не зависящее от времени t.

В этом случае необходимо перейти к эквивалентным схемам замещения. Во всех существующих приборах так и делают. Есть 2 схемы замещения: последовательная и параллельная. Выбор схемы зависит от частоты сигнала в цепи и учитывает, какое реактивное сопротивление при этой частоте оказывает большее влияние.

Объясните мне, если не трудно, как рассчитывать импеданс, исходя из выше написанных ограничений. То есть, как в данном случае снимать амплитуды напряжений, тока и разность фаз.

**KM6Z** · 06.11.2006, 20:12

Sorry.
Отправленное ранее, для Online2.

**RA3XCQ** · 07.11.2006, 10:51

Сообщение от Online2

2 Larry158
На счет генератора у меня отдельный вопрос. Мне необходимо "привязаться" к частоте (а, значит, и генератору) используемого процессора (TMS320C5510 от Texas Ins.). Как именно это сделать, я пока не знаю.

А к выводам процессора доступ есть?
Кварц задающего генератора процессора где-то должен быть, либо RC-цепочка.
Есть вариант проверить напряжения на выводах процессора статистическим методом ("методом научного xxxx").