14. Методи побудови кодокерованих мір імпедансу

14.1. Трансформаторні міри імпедансу

14.2. Коригування похибок трансформаторних мір імпедансу

14.3. Активні імітатори імпедансу

14.3.1. Імітатори на основі ОП з багатоланковим зворотним зв’язком

14.3.2. Компенсація паразитних вхідних провідностей

14.4. Міри реактивності на потенційно-стійких елементах

14.5. Міри кодокерованих реактивностей із втратами

14.1. Трансформаторні міри імпедансу

В даний час розроблений і випускається промисловістю великий асортимент приладів для вимірювання параметрів комплексного опору [2, 6, 22, 23, 58, 71, 77, 127]. Метрологічна атестація таких приладів здійснюється заміщенням об'єкту, що вимірюється, зразковими засобами. Існуючі засоби (і магазини) індуктивності, ємності і активного опору перекривають порівняно вузький діапазон номінальних значень, що не завжди дозволяє забезпечити метрологічну атестацію вказаних вимірювачів. Особливо несприятливе положення склалося в області засобів малого комплексного опору [128-130].

О дним з перспективних шляхів для вирішення цієї проблеми є використання трансформаторних мір імпедансу, в яких еквівалентний опір формується з допомогою перетворення повного опору зразкового елемента трансформаторними перетворювачами [129-131]. Різновидністю таких мір є трансформаторні міри імпедансу - еквівалентного опору, значення якого пропорційне до коефіцієнту трансформації. Використання таких пристроїв дозволяє розширити діапазон номінальних значень мір (в сторону малих імпедансів) в 100-1000 разів. [130, 131]. На показана схема Найпростіша лінійна трансформаторна міра імпедансу містить зразковий елемент повного опору Z₀ і трансформатор Тр, який виконує функцію масштабного перетворювача (рис. 14.1) [130, 131]. Виводи первинної обмотки Тр підключе-

Рис. 14.1. Схема трансформаторної міри імпедансу

ні до струмових затисків міри 1, 2, а до виводів вторинної обмотки Тр - струмові виводи зразкового елемента Z₀. Потенціальні виводи цього елемента підключені до потенціальних затискачів 3, 4 пристрою. Як міра Z₀ можуть використовуватись елементи будь-якого характеру реактивності (індуктивність, ємність, активний опір) з довільною схемою заміщення. Еквівалентний опір трансформаторної міри визначається відношенням напруги , сформованої на потенціальних затискачах 3, 4, до струму , що протікає в його первинному колі

(14.1)

Рівняння перетворення простої лінійної трансформаторної міри має вигляд [130, 131]

, (14.2)

де Z₀ – повний опір зразкового елемента; m₁, m₂ – число витків первинної та вторинної обмоток трансформатора Тр відповідно; γ – похибка перетворення імпедансу пристрою.

Похибка γ зумовлена впливом струму намагнічення трансформаторного перетворювача, наявність якого порушує пропорційність між струмом в первинній та вторинній обмотках Тр і викликає появу ефекту шунтування вторинного кола трансформаторної міри (активний опір R₂ вторинної обмотки Тр і зразкового елемента Z₀) індуктивним опором Х₂ вторинної обмотки Тр. В результаті виникає похибка γ, яка містить дві складові:

, (14.3)

де ; ; γ₁ - складова похибки, зумовлена шунтуванням активного опору R₂ обмотки m₂ індуктивним опором цієї ж обмотки; γ₂ - складова похибки, зумовлена шунтуванням повного опору зразкового елемента Z₀ індуктивним опором обмотки m₂.

Завдяки чотиризатискачевому підключенню трансформаторної міри до вимірювального кола, опір первинного кола трансформатора на точність формування еквівалентного опору не впливає. Еквівалентний опір дуальної лінійної трансформаторної міри, отриманий шляхом зміни струмів на потенціальних затискачах, описується виразами (2) і (3) [130, 131].

Побудова прецизійних засобів імпедансу на основі найпростішої трансформаторної міри істотно обмежується наявністю вказаних похибок. Деяке зменшення цих похибок може бути досягнуто за рахунок оптимізації параметрів трансформаторних мір. [131, 132].