Измеритель иммитанса

Измеритель RLC представляет собой радиоизмерительный прибор. Его основным предназначением является определение параметров полной проводимости или полного сопротивления электрической цепи.

Название «измеритель RLC» представляет собой аббревиатуру из самых распространенных системных названий тех элементов, величины которых измеряет этот прибор. В данном случае R означает сопротивление, буква C — емкость, а L — индуктивность.

Принцип действия

Специалистам, которые по роду своей деятельности связаны с радиоизмерительной аппаратурой, необходимо получение базовых знаний о том, как работает измеритель RLC или измеритель иммитанса. Дело в том, что эти приборы широко используются в лабораториях, в ремонтных мастерских и на производствах, где с их помощью получают данные о комплексной проводимости цепей и их сопротивления. Очень часто измеритель RLC применяется для того, чтобы протестировать источники переменного тока.

Каков принцип действия этого высокоточного прибора? В его основе лежит анализ получаемых тестовых сигналов. Среди основных способов, которые используются для получения требуемых параметров, выделяют мостовые методы, а также те, которые связаны с определением соотношений по закону Ома.

Мостовые измерители RLC работают с использованием измерительного моста, который уравновешивается с помощью наборов образцовых реактивных (емкостных) и активных сопротивлений. Подобные приборы воспринимают только фиксированные частоты.

Измерители, использующие соотношения закона Ома, обладают более простыми схемами технической самореализации и автоматизированной выдачи результатов измерения. Принцип их действия основан на анализе прохождения синусоидального тестового сигнала через измеряемую цепь с заданной частотой. При этом с внутреннего генератора рабочее напряжение подается на объект измерения. Оно подлежит определению на выбранном участке цепи, где одновременно анализируются величины фазового сдвига и тока. Полученные данные используются при расчете необходимых параметров.

Основное предназначение

В настоящее время существуют самые различные измерители иммитанса, обладающие отличными друг от друга техническими характеристиками, а также типом индикации, которые, помимо выполнения своих основных функций, способны определить и такие параметры, как:

Разновидности и технические характеристики

Измерители RLC иммитанса подразделяются на:

Эти приборы широко применяются во время проведения исследований нанокомпозиционных материалов. Это возможно благодаря тому, что изменения иммитанса с легкостью поддаются регистрации, а его основные параметры весьма информативны. Измерители RLC обладают широкими функциональными возможностями и обеспечивают высокую точность измерения, находящуюся в пределах 0,1 %. Эти приборы обладают рабочим диапазоном от 0,1 до 3 х10 в девятой степени Гц. Кроме того, они обеспечивают измерения параметров сопротивления до значений 10 в одиннадцатой степени Ом, емкости – 750х10 в третьей степени Гц и индуктивности – 100 Ф. При этом напряжение, существующее на объекте измерения, находится в пределах от 0,003 до 200 В.

Помимо диапазонов погрешности основными характеристиками таких приборов служат:

Современные разработки

На сегодняшний день производители измерителей RLC добавляют в разрабатываемые ими приборы USB-интерфейсы, дающие возможность подключения к внешним портативным блокам памяти или к компьютеру, а кроме того, постоянно совершенствуют технические характеристики подобных устройств.

Например, измеритель RLC E7-20, выпускаемый белорусским заводом «Калибр», работает в частотном диапазоне от 25 до 105 Герц. При этом погрешность его измерений не превышает 0,1 %.

Украинским производителем «Укрметртестстандарт» разработан измеритель иммитанса модели МНС-1100. Это устройство предназначается для определения параметров емкости и индуктивности, взаимной индуктивности и активного сопротивления, тангенсов углов фазового сдвига и потерь. Этот цифровой измеритель RLC используется для метрологических работ, в процессе осуществления контроля радио- и электротехнических изделий во время проведения научных исследований, а также при измерении неэлектрических величин с применением измерительных преобразователей.

Прибор обладает широким диапазоном частот от 0,1 до 105 Гц. При этом погрешность его измерений составляет всего 0,01-0,002%.

Портативные приборы

Производители измерителей RLC предлагают малогабаритные устройства, имеющие автономное (батарейное) питание. Эти приборы обладают меньшим функционалом, массой, габаритами, а также стоимостью. Погрешность их измерений составляет порядка двух процентов.

Например, современный портативный измеритель RLC предлагает приобрести американская компания Agilent Technologies Inc. Этот производитель представил на рынок новую линейку ручных приборов, позволяющих специалистам и инженерам с максимальной быстротой, точностью и удобством определять необходимые параметры. Сюда входят модели U1733C. U1732C и U1731C. Новшеством этих приборов является их возможность измерять частоты до десяти в пятой степени Герц, обеспечив при этом погрешность измерений всего 0,2 %. Кроме того, в модели U1730C этой линейки существует функция, благодаря которой производится автоматическая идентификация компонентов. Результатом этой работы является отображение на экране типа устройства, а также подробного анализа полученных параметров.

Белорусским заводом «Калибр» выпущен портативный измеритель E7-18. Он работает в широком диапазоне частот, находящемся в пределах от 20 до 1000 Гц. Погрешность измерений модели — 0,08%.

Виртуальные устройства

Под этой разновидностью приборов принято понимать устройства, которые созданы на базе ПК. Именно компьютером обеспечиваются функции управления, обработки полученных данных, а также графического представления и вывода информации. На сегодняшний день подобные приборы серийно не выпускаются. Единственным таким устройством является виртуальный измеритель, созданный московским Институтом проблем управления им. Трапезникова РАН РФ.

Прибор имеет несколько модификаций и используется в ряде ВУЗов и НИИ. Его рабочий диапазон частот находится в пределах от 10 до 2х10 в шестой степени Гц, обеспечивая измерение показателей комплексного сопротивления в диапазоне от десяти в минус третьей до десяти в девятой степени Ом. Погрешность измерений при этом находится в пределах 0,2 %.

Проблемно-ориентированные устройства

Омским ООО «НТЦ Транспорт» выпускается цифровой измеритель RLC «Имметр». Он позволяет уточнить параметры индуктивности сопротивления постоянному току и добротности, которые существуют в катушках автоматической сигнализации локомотивов, применяемой в том числе и в метрополитенах. Кроме того, с помощью данного устройства возможно уточнение величины наведенной ЭДС, а также сопротивления току постоянного значения. Прибором допускается измерение параметров объектов при синусоидальном напряжении. При этом возможна как параллельная, так и последовательная двухэлементная схема замещения, находящаяся в частотном диапазоне от 20 до 1000 Гц. Погрешность измерения подобного устройства составляет 0,06 %.

Австрийской компанией SY-LAB Gerate GmbH разработаны микробиологические анализаторы моделей BacTrac 4250 и 4300. Их основным предназначением является автоматическая регистрация роста различных микроорганизмов. Такой прибор, например, позволяет обеспечить контроль и безопасность качества готового продукта путем определения стерильности растворов и материалов.

В последнее время методика измерения иммитанса в данной сфере получила свое широкое распространение в связи с универсальностью и надежностью. Так, с помощью приборов BacTrac 4300 может быть зарегистрировано два параметра. Один из них –иммитанс среды (М-параметр), а второй – электронный (Е-параметр). Эти два показателя могут быть учтены как в комбинации, так и отдельно. Подобная измерительная система проявляет высокую чувствительность к микробным метаболитам, позволяя определить необходимые параметры даже в питательных селективных средах.

Серия RLC E

Модели этой марки выпускаются как отечественной, так и зарубежной промышленностью. Ранее, еще во времена СССР, широкое применение находили измерители иммитанса моделей E7-14, а также E7-5. Что известно о них?

Значения основных параметров в количестве 5 инструкция RLC-измерителя E7 14 указывает следующие:

Вес этой модели прибора составляет 10 кг.

RLC измеритель Е7 5 инструкция наделяет следующими характристиками:

Что еще можно сказать о приборе? Инструкция к RLC-измерителю Е7 5 отмечает, что вес этой модели составляет 5 кг.

В настоящее время в связи с выпуском новых, усовершенствованных устройств, измерители RLC E-14 и RLC E-5 больше не выпускаются. Из этой линейки приборов у специалистов наиболее востребованы измерители более поздних конструкций, обладающих большим количеством функций и возможностей.

Е7 22 измеритель RLC

Этот портативный прибор обладает достаточно широким спектром функциональных возможностей. Какие из них считаются наиболее ценными? Для специалистов важны функции, предоставляющие возможность осуществления допускового контроля по различным параметрам.

Так, измеритель RLC Е7 22:

Измеритель RLC E7-22 обладает некоторыми особенностями и функциональными возможностями, не имеющими аналогов среди даже более сложных и дорогих приборов RLC. Именно этот момент и сделал устройство весьма популярным для широкой аудитории. Им пользуются не только любители, но и профессионалы, работающие в области разработки радиоэлектронной аппаратуры.

В своей работе E7-22 измеритель RLC использует самые разные частоты измерения. При этом устройство способно автоматически выбирать пределы измерения. Такая функция используется в том случае, когда необходимые параметры находятся в самом широком диапазоне, а также когда неизвестно значение измеряемого показателя. Именно в таких ситуациях и возникает необходимость в правильном выборе предельных границ измерения. В тех устройствах, где предусмотрен ручной выбор, время исследования значительно увеличивается. Однако даже при индикации результата нельзя быть уверенным в правильном определении предела измерения. Необходим последовательный перебор этих границ, пока нельзя будет убедиться в достоверности полученного результата. Минимальное время измерения займут при автоматическом выполнении данной функции.

Еще одной полезной характеристикой, которой обладает E7-22 измеритель RLC, является фиксация максимальных, средних и минимальных значений. Подобная функция широко распространена в цифровых мультиметрах. В измерителях RLC ее можно встретить весьма редко. Какие же преимущества при этом появляются у прибора?

Инструкция измерителя RLC Е7-22 указывает на то, что он способен после подключения к цепи фиксировать экстремальные значения исследуемого параметра. Эта функция важна для сотрудника, который, например, осуществляет контроль над качеством изготовления целой партии емкостей. Если бы прибор не мог фиксировать максимальные и минимальные значения, человеку пришлось бы записывать полученные значения и проводить их последующий анализ. Функция фиксации позволяет оператору не терять время на записи показателей. Ему нужно только считать их экстремальные значения с индикатора для того, чтобы сравнить с паспортными данными партии.

Чем еще удобен для исследователя измеритель RLC E7-22? Инструкция содержит сведения о наличии у прибора еще одной интересной функции, которой нет в устройствах аналогичного класса. Она заключается в вычислении средних арифметических значений. Находясь в этом режиме, прибор способен зафиксировать до 3000 результатов измерений. В таких случаях на основном индикаторе появляются средние арифметические значения показателей, а на вспомогательном – число проведенных измерений.

Измерители «АКИП»

Данная торговая марка принадлежит АО «ПриСТ». Эта компания заказывает у производителей Америки, Азии и Европы изготовление различных средств измерения. До заключения договора подрядчик-поставщик проходит тщательную процедуру отбора, нормативно-технического оформления и согласования.

На сегодняшний день предлагает своим потребителям торговая марка «АКИП» измерители RLC, генераторы сигналов, приборы, необходимые для измерения показателей энергобезопасности, вольтметры и многое другое.

Какие устройства пользуются неизменным спросом у потребителей? Это измерители RLC «АКИП 6107». Они представляют собой компактные приборы-пинцеты. С их помощью определяются параметры пассивных SMD-радиоэлементов. Измерители этой модели обладают эргономичным дизайном, удобством настройки и управления. Приборы позволяют работать с ними одной рукой. При этом они оснащены измерителями, что значительно сокращает время диагностики неисправностей и дальнейшей отладки самых сложных плат.

Еще одной популярной моделью является измеритель RLC P5030. Он служит для установления параметров активного сопротивления, емкости и индуктивности, обеспечивая при этом следующее:

Измерители APPA

Приборы этой тайваньской фирмы также пользуются популярностью у потребителей. Одной из самых востребованных моделей является измеритель RLC APPA-701. Прибор способен:

Это сверхнадежный прибор имеет эргономичный корпус, который заключен в многофункциональный защитный чехол, имеющий дополнительную подставку. В измерителе RLC APPA-701 предусмотрено автономное питание, в связи с чем он может быть использован в жестких промышленных и полевых условиях. Прибор обладает противоударным исполнением. Его можно уронить на бетонный пол с высоты 1,3 метра. При этом никакой утраты работоспособности у модели не будет.

Измеритель иммитанса или измеритель RLC — радиоизмерительный прибор, предназначенный для определения параметров полного сопротивления или полной проводимости электрической цепи. RLC в названии «измеритель RLC» составлено из широко распространённых схемных названий элементов, параметры которых может измерять данный прибор: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.

• Иммитанс (иногда иммиттанс, англ. immittance от лат.immitto провожу, продеваю) — обобщающее понятие для полного (комплексного) сопротивления — импеданса и полной (комплексной) проводимости — адмиттанса.

Измеряемые величины

• Модуль импеданса (адмиттанса)
• Активная составляющая импеданса (адмиттанса)
• Реактивная составляющая импеданса (адмиттанса)
• Ёмкость
• Индуктивность
• Тангенс угла потерьконденсатора
• Добротностькатушки индуктивности
• Фазовый сдвиг

Устройство и принцип действия

• Среди основных методов измерения параметров электрических цепей можно назвать мостовые методы и метод, связанный с использованием соотношений закона Ома на переменном токе.
• Принцип действия мостовых измерителей иммитанса основан на использовании измерительного моста, для уравновешивания которого, в приборе содержатся наборы образцовых активных и реактивных (ёмкостных) сопротивлений. Такие приборы могут работать только на фиксированных частотах. Реализация цифровых приборов для измерения параметров электрических цепей на основе мостовых методов сопровождается заметным усложнением их схемотехники и автоматизации процессов уравновешивания.
• Приборы, в основу которых положено использование соотношений закона Ома, проще с точки зрения схемотехнической реализации и автоматизированного получения результата измерения. Принцип измерения таких измерителей иммитанса основан на анализе прохождения тестового сигнала (обычно синусоидального) с заданной частотой через измеряемую цепь, обладающую комплексным сопротивлением. Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект. На выделенном участке цепи измеряется напряжение, ток и фазовый сдвиг между ними. Измеренные величины используются для расчёта параметров цепей.

Некоторые примеры

• Е7-8 — Частота измерения 1000 Гц
• Е7-11 — Частота измерения 1000, 100 Гц, постоянный ток
• Е7-12 — Частота измерения 1 МГц
• Е7-14 — Частота измерения 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц
• Е7-15 — Частота измерения 100 Гц, 1 кГц
• Е7-18 — Частота измерения 100 Гц, 1 кГц
• Е7-20 — Прецизионный, 25 Гц — 1 МГц
• E7-22 — Частота измерения 120 Гц и 1 кГц
• Е7-23 — Частота измерения 100 Гц , 1 кГц и 10 кГц
• Е7-25 — Прецизионный, 25 Гц — 1 МГц
• LCR-821 — Прецизионный, 12 Гц — 200 кГц
• AM-3003 — Частота измерения 100 Гц, 120 Гц, 1 кГц и 10 кГц
• DE-5000 — Частота измерения 100 Гц, 120 Гц, 1 кГц, 10 кГц и 100 кГц (поддержка 4 — проводной схемы подключения, автоматический выбор измеряемого параметра L-C-R)

Основные нормируемые характеристики

• Рабочие частоты
• Период повторения измерений
• Уровни измерительного сигнала
• Диапазон и погрешности измерения сопротивления
• Диапазон и погрешности измерения проводимости
• Диапазон и погрешности измерения ёмкости
• Диапазон и погрешности измерения индуктивности
• Диапазон и погрешности измерения добротности и тангенса угла потерь

Литература и документация

Литература

• Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио, 1979
• Справочник по радиоэлектронным устройствам: В 2-х т.; Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 25242-93 Измерители параметров иммитанса цифровые. Общие технические требования. Методы испытаний
• ГОСТ Р 50355-92 Измерители параметров иммитанса цифровые. Общие технические требования и методы испытаний
• ТУ 4-ЕЭ2.724.015ТУ-91 Измеритель иммитанса Е7-16
• ИЗМЕРИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТАНГЕНСА УГЛА ПОТЕРЬ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 10 августа 2018 в 10:57.

Используемые источники:

• https://fb.ru/article/338626/izmeriteli-rlc-vidyi-harakteristiki
• https://wiki2.org/ru/измеритель_иммитанса
• https://ru.m.wiktionary.org/wiki/иммитанс