177964. lajstromszámú szabadalom • Impedanciamérő készülék
3 177964 4 eljárás és berendezés az előbbihez hasonló hátrányos tulajdonságokkal bír. Az ismert impedanciamérő készülékek általában ekvivalens soros vagy párhuzamos helyettesítőképet érzékelnek, s ennek megfelelően eredő veszteségi tényezőt mérnek körülbelül ± 1 %± 10"4... 10-3 pontossággal, amely sok esetben nem elegendő. Gyakran előfordul, hogy a mérendő impedancia jobban jellemezhető egy vegyes, három elemből álló helyettesítőképpel. Ilyen, vegyes helyettesítőképű impedanciák elemeinek közvetlen mérésére az ismert módszerek nem alkalmasak. A találmány célja — a növekvő igényeknek megfelelően — az ismert hátrányoktól mentes olyan megoldás létrehozása, amely lényegesen növeli a mérési pontosságot, a mérési sebességet és vegyes helyettesítőképpel jellemezhető impedanciák elemeinek közvetlen meghatározását teszi lehetővé, normálkondenzátorok vagy normálinduktivitások valamint digitális voltmérő használata nélkül, egyetlen komparátor felhasználásával. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a mérendő impedanciával kialakított és megfelelően vezérelt integrátor kimeneti feszültségének időfüggvénye elegendő információt hordoz ahhoz, hogy belőle, a megfelelő időintervallumok és csak azok mérése révén meghatározzuk a mérendő impedancia elemeit és jellemző paramétereit. A találmányt részletesebben az ábrák alapján ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti készülék funkcionális egységeit és azok kapcsolódását ábrázolja. A 2. ábra kapacitív, a 3. ábra induktív jellegű impedanciák esetén az 1. ábra szerinti 1 integrátor célszerű kiviteli alakját mutatja. A 4. ábra kapacitív, az 5. ábra induktív jellegű impedancia esetén a találmány szerinti készülékkel mérhető helyettesítőképet mutatja. A 6., 7. és 8. ábra — példaként — célszerű vizsgálójeleket és ezekhez szükséges bemenőjeleket mutat - tisztán reaktív impedanciák feltételezésével — az 1 integrátor ki- és bemenetén, ahol az 1 integrátor kimenőfeszültségének U0 középértéke nem szükségképpen zérus. A 9. ábra tiszta kapacitás, a 10. ábra kapacitás és párhuzamos (veszteségi) ellenállás vagy vezetés, a 11'. ábra kapacitás és soros (veszteségi) ellenállás, a 12. ábra kapacitás és párhuzamos (veszteségi) ellenállás, illetve vezetés, valamint soros (veszteségi) ellenállás, mint mérendő impedancia esetén, példaként, az integrátor kimenőfeszültségét (a vizsgálójelet) ábrázolja az idő függvényében, a komparálási szintek, illetve a jellegzetes pontokhoz tartozó időpontok feltüntetésével, a 6. ábrának megfelelő vezérlés esetén. Az 1. ábra alapján a találmány szerinti impedanciamérő készülék főbb funkcionális egységeinek kapcsolódása a következő: A mérendő impedanciát tartalmazó 1 integrátor bemenete és kimenete egyrészt az 5 vezérlőegységhez, másrészt a 2, illetve a 3 feszültség-áram átalakító bemenetéhez kapcsolódik, mely utóbbiak közösített kimenete a 4 komparátor egyik bemenetére van kötve, amely 4 komparátor másik bemenete célszerűen a földre, kimenete pedig az 5 vezérlőegységhez kapcsolódik. Az 5 vezérlőegység további vezérlőkimenetei az 1 integrátorra, valamint célszerűen a 2 feszültség-áram átalakítóra kapcsolódnak. Az 5 vezérlőegység további kimenetei a 6 időintervallum-mérő bemeneteire, annak kimenetei a 7 feldolgozó-egység bemeneteire, s annak kimenetei egyrészt a 8 kijelző-egység, másrészt a 9 illesztőegység bemeneteire kapcsolódnak. A 12 kezelő-egység és a 9 illesztőegység kimenetei a 11 rendszervezérlő bemeneteire, annak kimenetei az 5 vezérlőegység, a 7 feldolgozó-egység és a 9 illesztőegység bemeneteire kapcsolódnak. A 9 illesztőegység nem említett be- és kimenetei a 10 környezethez kapcsolódnak. A fentiekben ismertetett felépítés csak egy lehetséges, célszerű megoldás. A találmány keretein belül természetesen számos változat elképzelhető, így például sok esetben nincs szükség a 9 illesztőegységre vagy a 7 feldolgozó-egységre. A találmány szerinti impedanciamérő készülék működését néhány példán keresztül, a 9., 10., 11. és 12. ábrák segítségével ismertetjük. Az 1 integrátor kimenőfeszültsége ezen ábrák szerint a felső komparálási szintnek megfelelő UCf értéket a t12 és t24, a zérus értéket a tí3 és t23, az alsó komparálási szintnek megfelelő Uca értéket a ti4 és t22, a csúcsértéket a tu, t21, és t3J időpontokban éri el a 6. ábrának megfelelő vezérlés esetén. Ezen utóbbi időpontokat célszerűen az 1 integrátor bemenőfeszültségének vagy kimenőfeszültségének figyelésével állapítja meg az 5 vezérlőegység. A többi időpontot a 4 komparátor jelzi, miután bemenetére az 1 integrátor bemenőfeszültségével arányos nagyságú és megfelelő előjelű referencia-áram és az 1 integrátor kimenőfeszültségével arányos másik áram jut a 2 és 3 feszültség-áram átalakítók kimenetéről. Tételezzük fel például, hogy a mérendő impedancia tiszta kapacitás. Ekkor az 1 integrátor 2. ábra szerinti kialakítása esetén és a 6. ábrának megfelelő vezérlésénél a mérés a 9. ábra alapján végezhető el. Mivel a 2 feszültség-áram átalakító által szolgáltatott referencia-áram az 1 integrátor bemenőfeszültségével arányos, belátható, hogy a mérendő Cx kapacitás csak a megfelelő időintervallumoktól függ, mégpedig cx = kc.S (ti4-ti2) alakban adható meg, ahol kc megfelelő konstans. Abban az esetben, ha a kapacitás mellett párhuzamos (veszteségi) ellenállás, illetve vezetés is van, az 1 integrátor kimenőfeszültségének időfüggvénye a 10. ábra szerint alakul. Belátható, hogy a mérendő Cx kapacitás változatlanul az előbbi formula szerint határozható meg gyakorlatilag, a mérendő Gp párhuzamos vezetés pedig igen jó közelítéssel a C*P = 7T 2 [(t|4 —ti3 )—(ti3 —ti2 )] Cx i=l összefüggés szerint, ahol kg megfelelő konstans. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
