Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 20 ноября
 
 

Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика

Итоги Премии «Живая электроника России — 2018»


Интервью, презентации

Ранее

Почему так важна скорость обновления сигналов на экране осциллографа?

Производители осциллографов часто говорят про скорость обновления сигналов на экране (update rate). Но что она означает на самом деле? В материалах IEEE нет стандартного определения этого термина применительно к осциллографу, поэтому в статье разъясняется его значение, а также то, какую выгоду он обеспечивает пользователям. Кроме того, в статье описано архитектурное решение, позволяющее системе запуска срабатывать большее число раз, чем достигается лучшими аналоговыми осциллографами.

Эффективное число разрядов осциллографа

Для выполнения ответственных измерений важно выбрать осциллограф с наиболее качественной измерительной архитектурой. Однако чтобы оценить возможности осциллографа, недостаточно знать его основные параметры — полосу частот, частоту дискретизации и глубину памяти. Опытные пользователи сравнивают осциллографы по частоте обновления сигналов, джиттеру и уровню собственных шумов. Для приборов ГГц-диапазона еще одним критерием качества измерений является характеристика его АЦП — эффективное число разрядов (ЭЧР). Чтобы правильно выбрать осциллограф, нужно знать, что это за параметр, и как он влияет на точность измерения.

Революционная платформа осциллографов LeCroy 6 Zi

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

21 ноября

Средства измерения параметров цепей переменного тока: краткий обзор

В статье рассмотрены прошедшие за последние пять лет изменения на рынке средств измерений параметров цепей переменного тока. Рассказывается о технических характеристиках и особенностях новых моделей разных производителей приборов этого класса. Обозначены новые тенденции соответствующего рыночного сегмента.



Введение

Параметры цепей переменного тока (например, активной и реактивной составляющих сопротивления, добротности, тангенса угла потерь и т.д.) являются показателями качества или функционирования объекта исследования, а также индикаторами влияющих на них параметров окружающей среды. Круг задач измерения, контроля, диагностики и научных исследований процессов различной природы, в которых используется измерение параметров цепей переменного тока (ПЦПТ), постоянно расширяется. Специальные средства измерения (СИ) ПЦПТ — измерители (анализаторы) импеданса (иммитанса), RLC-измерители (анализаторы), виртуальные и портативные приборы, а также анализаторы цепей (Network Analyzer) измеряют как активные, так и пассивные параметры.
В большинстве случаев рассматриваемые СИ применяются в ходе научных исследований в электрохимии, физике и других дисциплинах, при диагностике и контроле элементов, устройств, материалов (радиоэлектронных компонентов), в медицинской диагностике и т.д.
Последний обзор СИ ПЦПТ был дан в работе [1]. В этом обзоре попробуем выяснить, что нового появилось среди приборов, и в каких новых областях они нашли свое применение.

Обзор приборов разных производителей

Анализаторы иммитанса — приборы с наиболее широкими функциональными возможностями, позволяющие измерять параметры иммитанса при изменяющихся внешних условиях (в функции частоты, напряжения смещения, напряжения на объекте и т.д.), что необходимо в процессе разработки и исследования рассматриваемых объектов [1]. Примером может служить прибор IM3570 Impedance Analyzer фирмы HIOKI (Япония). Прибор имеет достаточно широкий диапазон частот: 4…5·106 Гц с погрешностью измерения 0,08%.
Измерители параметров иммитанса — приборы с широкими функциональными возможностями, обеспечивающие высокую точность измерения (порядка 0,1%). Эти приборы предназначены для применения в лабораторных и производственных условиях. Рабочий диапазон частот варьируется в диапазоне 0,1…3·109 Гц. Обеспечивают измерение параметров R, L, C до следующих значений: 1011 Ом, 750·103 Гн и 100 Ф. Как правило, напряжение на объекте измерения составляет 0,003…200 В. Технические характеристики ряда измерителей параметров иммитанса зарубежных производителей приведены в таблице 1.
Отметим, что фирма Escort (торговая марка Аktаkоm, Тайвань) дополнительно разработала и поставляет программное обеспечение для серии измерителей иммитанса АМ-3016, позволяющее управлять прибором через последовательный интерфейс (RS-232) и удалённо наблюдать за результатами измерений. Кроме того, в главном меню окна программы есть функция просмотра и сохранения результатов в формате Excel или Access [2].

 

Таблица 1. Технические характеристики измерителей параметров иммитанса

Фирма, страна, модель

Основная погрешность измерения, %

Рабочая частота, Гц

Диапазоны измеряемых величин

Напряжение смещения, В

Масса, кг

Энергопо­треб­ление, В·А (Вт)

R, Ом

C, Ф

L, Гн

QuadTech, США, 7600 Plus Precision LCR Meter

0,05

10…2·106

109

10

99,999

5·10-3…5

10

100 Вт

TEGAM INC., США, 3550

0,1

42…5·106

10-5…2·108

10-13…0,037

326·10-9…750·103

7

250 Вт

Escort, Тайвань, AM-3026 1
AM-3028

0,1 0,05

20…5·106 20…106

10-4…108

10-5…9,99

10-11…105

5

2

15

100 Вт

Wayne Kerr, Великобритания, 65120B

0,05

20…120·106

10-5…2·109

10-9…1

10-9…2·103

40

14

150

1 Торговая марка Аktаkоm.


Одной из тенденций является добавление в разрабатываемые приборы USB-интерфейса для подключения к компьютеру или внешних портативных блоков памяти. Завод «Калибр» (Белоруссия) представил новый прибор E7-20, работающий в диапазоне частот от 25 до 106 Гц с погрешностью измерения 0,1% [3]. ГП «Укрметртестстандарт» (Ук­ра­ина) разработало измеритель им­пе­данса МНС-1100, предназначенный для автоматического измерения параметров импеданса (емкости, индуктивности, активного сопротивления, взаимной индуктивности, тангенса угла потерь и тангенса угла фазового сдвига) по любой из двухэлементных схем замещения, а также процентных отклонений с представлением результатов измерений в цифровом виде. Измеритель может быть использован для выполнения метрологических работ, при контроле электро- и радиотехнических изделий, в научных исследованиях, при измерениях не­электрических величин с использованием измерительных преобразователей любого типа. Прибор имеет достаточно широкий диапазон частот: 0,1…105 Гц, а погрешность его измерения составляет 0,01/0,002% [4].
Портативные приборы — малогабаритные приборы с автономным (батарейным) питанием. Портативные СИ ПЦПТ характеризуются меньшими функциональными возможностями, габаритами, массой и стоимостью. Основная погрешность измерения таких приборов составляет около 2%.
Компания Agilent Technologies Inc. (США) представила новую линейку ручных измерителей иммитанса U1731C, U1732C и U1733C LCR, которые позволяют инженерам и специалистам быстро и максимально удобно выполнять основные измерения. По сравнению с предыдущими моделями данной серии следует отметить такие улучшения как возможность выбора измерительных частот до 105 Гц (U1733C) и обеспечение погрешности измерений 0,2%. Кроме того, серия U1730C позволяет проводить автоматическую идентификацию компонентов, в результате которой на экране отображается тип устройства и подробный анализ таких параметров как полный импеданс, сопротивление постоянному току и эквивалентное последовательное сопротивление [5].
Уже упоминавшийся белорусский завод «Калибр» разработал новый прибор E7-18, работающий в диапазоне частот 20…1000 Гц с погрешностью измерения 0,08%.
Виртуальные приборы. Под данным классом средств измерений принято понимать приборы, созданные на базе персонального компьютера, обеспечивающего функции не только управления и обработки данных, но и вывода и графического представления информации. Сегодня на рынке нет функционально-ориентированных виртуальных приборов для измерения ПЦПТ, выпускаемых серийно. Единственным, разрабатываемым под различные задачи измерения, является прибор «Виртуальный измеритель-анализатор параметров импеданса» Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (Москва) [6], созданный в нескольких модификациях и использующийся в ряде НИИ и вузов. Базовый вариант прибора такого типа работает в диапазоне частот 10…2·106 Гц и обеспечивает измерение параметров комплексного сопротивления с модулем в диапазоне 10-3…109 Ом. Основная погрешность измерений составляет около 0,2%. Последняя разработка описана в [7].
Проблемно-ориентированные приборы. ООО «НТЦ Транспорт» (Омск) выпускает цифровой измеритель параметров иммитанса «Имметр», предназначенный для измерения параметров (индуктивности, добротности, сопротивления постоянному току) приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации всех типов, в том числе и применяемых на метрополитене, а также для измерения наведенной ЭДС и сопротивления постоянному току. Прибор допускает измерение при синусоидальном напряжении параметров объектов, представляемых параллельной или последовательной двухэлементной схемой замещения в диапазоне частот 20…1000 Гц с погрешностью измерения 0,08 % [8].
Для решения проблемно-ориентированных задач фирма SY-LAB Gerate GmbH (Австрия) [9] разработала микробиологические анализаторы BacTrac 4300 и BioTrac 4250, предназначенные для автоматической регистрации роста широкого спектра микроорганизмов (например, для обеспечения безопасности и контроля качества готовой продукции, для определения стерильности различных материалов и растворов).
В последние годы метод измерения импеданса в данной области получил широкое распространение на рынке благодаря своей универсальности и надежности. Прибор BacTrac 4300 регистрирует два параметра: М-параметр (импеданс среды) и Е-параметр (электродный импеданс), которые учитываются отдельно или в комбинации. Измерительная система прибора BacTrac 4300 является высокочувствительной к микробным метаболитам и позволяет проводить измерения даже в селективных питательных средах.

Заключение

Важно отметить, что метод измерения параметров импеданса нашел широкое применение при исследованиях нанокомпозиционных материалов [10–12], поскольку изменения импеданса легко регистрируются, а его параметры являются весьма информативными. Например, электрохимический импеданс (сопротивление и емкость) может изменяться вследствие разрушения структуры, а электрический импеданс материала может быть измерен и отслежен по всей толщине, и в случае растрескивания или расслоения можно отследить его изменение.
На основе рассмотренного материала можно сделать вывод, что использование метода измерения импеданса в различных областях науки и техники по-прежнему остается актуальным. Особых изменений в технических характеристиках разрабатываемых приборов не появилось. Основное внимание уделяется расширению и улучшению пользовательских функций, а также обучению потенциальных потребителей с помощью методических и демонстрационных материалов.

Литература

1. Сапронов П.В. Средства измерения параметров цепей переменного тока (приборы)//Электронные компоненты, №5, 2005.
2. http://www.aktakom.ru.
3. http://www.kalibr.com.
4. http://www.ukrcsm.kiev.ua.
5.  http://www.home.agilent.com.
6.  Агамалов Ю.Р., Бобылев Д.А., Кнеллер В.Ю. Виртуальные измерители-анализаторы параметров импеданса//Датчики и системы, №5, 2004.
7. Агамалов Ю.Р., Бобылев Д.А., Бо­ров­ских Л.П., Кнеллер В.Ю. Виртуальный са­мо­поверяемый анализатор иммитанса с адаптивными функциональными возможностями//Датчики и системы, №7, 2008.
8. http://www.ntc-transport.ru.
9. http://www.sylab.com.
10. http://publichenko.ru.
11. Карпова С.С., Морозова М.Н., Аньчков М.Г., Грачева И.Е. Гидропиролитический синтез и исследование наноструктур на основе металлооксидов//Труды молодых ученых/Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010.
12. Крахин О.И., Прокофьев М.В. Применение наноматериалов и нанотехнологий для повышения качества СВЧ-техники//Сборник докладов III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь». – М.:, изд. ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 2009.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Павел Сапронов, к.т.н., ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты