Свежие обсуждения
Измерения

Странный конденсатор?

1 6 7

Борисыч44: проблематично считать их константами

Согласен.
Но как я понимаю вас беспокоит проблема погрешности измерений возле резонанса, если делать измерения на частоте возле зоны резонанса, там где появляются проблемы, то приращение частоты в +/- 20Гц будет приводить к существенному изменению полного сопротивления цепи, и вот тогда можно применить систему уравнений с допущением что индуктивность и ёмкость цепи более менее константа, по любому погрешность измерения связанная с изменением RLC от частоты, будут меньше чем погрешность связанная с стремлением реактивного сопротивления к нулю.

 

Link: то приращение частоты в +/- 20Гц будет приводить к существенному изменению полного сопротивления цепи,

Думаю в этом месте можно уточнить.
В общем делать измерение на трёх частотах, и если изменение импеданса цепи происходит по линейному закону, то можно смело применять упрощённые формулы, т.е. формулы без учёта паразитных параметров, а если при измерении на трёх частотах импеданс становится не линеен то тогда есть смысл применять формулы полученные из системы уравнений.

 

Пришла такая мысля использовать как константу большее значение |Z| пересчитанное в L или С (которое будет положительным), а частоту определять как верхнюю или нижнюю на графике - т.е. в первый проход рисуется полный диапазон, определяем что за элемент, находим наиболее стабильный участок реактивности и сдвигаем на него начало или конец построения графика (это будет константа), за R принять минимальное его значение, третья компонента вычисляется

 

Борисыч44: за R принять минимальное его значение

Это можно делать только в том случае если был резонанс, иначе будет погрешность лесть.

Борисыч44: находим наиболее стабильный участок реактивности и сдвигаем на него начало или конец построения графика (это будет константа)

Дело в том, что нужно измерять импеданс на той частоте, на которой планируется эксплуатировать измеряемый компонент, ведь если измерить тот же электролит на частоте 100Гц, то это не означает что та же ёмкость будет у него на частоте 100кГц, вполне возможно что электролит на частоте 100кГц уже будет индуктивностью, и этого нельзя увидеть измерив конденсатор на 100Гц по классическому методу. Т.е. по сути изначально нужно проверять, не находится ли частота работы компонента возле его резонансной частоты. И вот думаю, если элемент цепи планируется эксплуатировать на частоте близкой к частоте его резонанса то нет вообще смысла пытаться точно вычислить его ёмкость на этой частоте, т.к. по факту её там всё равно не будет. Т.е. изначально нужно учитывать частоту, на которой будет эксплуатироваться элемент. По этому, при аппаратном ограничении частоты измерения, напрашивается рациональная необходимость в неком методе предсказания резонансной частоты, и вычисления диапазона частот на котором элемент не будет обеспечивать необходимые от него величины.
В принципе решив систему уравнений которую я проталкиваю, можно практически (почти) на любом участке изменения импеданса рассчитать величину паразитных параметров, само собой чем ближе частота измерения импеданса к резонансной частоте, тем точнее (реалистичней) будет вычислена величина всех элементов как паразитных так и полезных. Т.е. однократно составив и решив систему уравнений можно очень легко пользоваться формулами и вычислять необходимые величины для предсказания критичных частот эксплуатации. Так же зная величину паразитных величин очень легко посчитать снижение эффективной ёмкости при некой предполагаемой рабочей частоте.
Кстати система уравнений вполне возможно должна содержать квадраты над сопротивлениями, я давно выводил уравнения, и уже точно не помню насколько важно учитывать квадраты… Помню одно, при решении системы уравнения получаются вполне компактные формулы т.к. происходит сокращение большинства квадратов частот, вот только я давно уже потерял листик на котором делался расчёт…

 

Link: если элемент цепи планируется эксплуатировать на частоте близкой к частоте его резонанса то нет вообще смысла пытаться точно вычислить его ёмкость на этой частоте, т.к. по факту её там всё равно не будет.

Ну вот и вы согласились, что схема увидит то же самое, что и измеритель
Суть разложения состоит в определении величин эквивалентных RLC любого реального элемента и возможности проведения каких то расчетов (допустим определив индуктивность для какогото формфактроа конденсатора можно предсказать резонансную частоту такого же но с другой емкостью, или строить модели для симуляторов и т.д.) и еще легче воспринимаются стабильные величины, чем улетающие кудато легче контролируются изменения во времени, легче предсказывается влияние монтажа

Link: при аппаратном ограничении частоты измерения, напрашивается рациональная необходимость в неком методе предсказания резонансной частоты

Т.к. в моем случае частотный диапазон ограничен звуквой катрой, то "предсказание" по малейшим изменениям импеданса очень желательно. ограничивать предполагается зашумленные/не интересные участки, которые будут вносить погрешность в результат.
Метода предложенная вами у меня пока не складывается универсальный алгоритм...

 

Борисыч44: Ну вот и вы согласились, что схема увидит то же самое, что и измеритель

как раз не согласен, схема видит сумму реактивного и активного сопротивления т.е. импеданс цепи, а при классическом измерении реактивной составляющей импеданса, происходит завышение измеряемой вылечены когда происходит попадание в зону значительного искривления импеданса цепи.

Борисыч44: Метода предложенная вами у меня пока не складывается универсальный алгоритм

В принципе его не будет никогда. Ведь универсальность подразумевает учёт всех возможных случаев, а порой задачи кардинально отличаются друг от друга.
Между прочем по какой формуле вы находите импеданс цепи?
Ну а построение графиков изменения всех величин импеданса от частоты не вижу особых проблем, изменяя частоту накапливаете массив значений амплитудных напряжений, и амплитудного тока, привязанных к этой частоте, а далее дело математики.
Импеданс цепи равен отношению амплитудного напряжения к амплитудному току, т.е. деля массив напряжения на массив тока получаем массив импеданса цепи с учётом частоты. Далее имея формулы нахождения всех элементов цепи начинаем вычислять каждый элемент импеданса используя три частоты начиная с первой по третью, получим первое значение R1 L1 C1, потом сдвигая частоту на один шаг т.е. вычисляем значения со второй частоты по четвёртую находим второе значение всех R2 L2 C2, ну и так далее, в итоге будет массив значений R L C который выводим на график, в общем этот график будет показывать как R L C зависят от частоты, что будет куда более правильно чем искать некий универсальный случай когда полученное значение R L C отвечает какому то условию…
Что самое муторное так это надо решить систему уравнений, т.к. по моему квадраты таки нужно учитывать, т.е. нужно решать систему уравнений вида.
Z1^2=R^2+(w1*L -1/w1*C)^2
Z2^2=R^2+(w2*L -1/w2*C) ^2
Z3^2=R^2+(w3*L -1/w3*C) ^2

 

У меня все проще - измеряющая программа отдает готовые массивы R и Im знак последнего определяет ХL это или ХС, через корень из суммы квадратов нахожу Z, т.е. дальше нужно "провернуть фарш обратно" и из одного значения (Z) получить 3, исходное R, как понимаете, уже "умножено" на добротность, содержит разные потери, скин эффект и др. поэтому его нельзя использовать впрямую, поэтому и хочется отодвинуться от резонанса и зафиксировать R и одну из реактивностей, дальше всё было бы совсем просто, но так как обычная эквивалентная схема не отражает истинного поведения емкости или индуктивности от частоты (RLC реального элемента являются распределенными и для повышения точности расчета пришлось бы значительно усложнить экв схему) вся эта арифметика является большой условностью слегка приближающей нас к правильному описанию объекта измерения...
Система из трех уравнений наверное сработает если прихватит пару частот вне влияния резонанса, где можно было бы спрогнозировать поведение первой реактивности на третьей частоте, которая уже будет в зоне влияния второй реактивности

Link: при классическом измерении реактивной составляющей импеданса, происходит завышение измеряемой вылечены когда происходит попадание в зону значительного искривления импеданса цепи.

Не знаю, что такое "классическое измерение", но если на определенной частоте виден фазовый сдвиг эквивалентный какому то значению реактивности он будет вне зависимости от метода измерения или режима работы схемы - это внешнее проявление резонанса, которое в свою очередь описывается математически с фиксированными RLC для произвольной частоты - разве нет??

 

Борисыч44: У меня все проще - измеряющая программа отдает готовые массивы R и Im

Ну даже не знаю… Насколько можно верить такой программе, т.е. какой принцип вычисления этих величин применён?

Борисыч44: но если на определенной частоте виден фазовый сдвиг эквивалентный какому то значению реактивности он будет вне зависимости от метода измерения или режима работы схемы - это внешнее проявление резонанса, которое в свою очередь описывается математически с фиксированными RLC для произвольной частоты - разве нет??

Думаю многое зависит от формул по которым вычисляется импеданс, по этому не оговорив формулы можно долго пытаться найти истину. Как я помню фазу тока сдвигает как активное сопротивление включенное последовательно (или параллельно) реактивности так и реактивности между собой. По этому при измерении той же ёмкости (её расчёте) исходят из условия что влияние паразитных величин на фазу крайне мало, типа намного меньше нормирования самой ёмкости, т.е. влияние паразитных величин на точность измерения прячут в погрешности измерений. Когда же нужно знать точно чему будет равна емкость на конкретной частоте, к примеру мы всовываем ёмкость нормируемую на 100Гц в схему LC фильтра с частотой тока в 100кГц, то для этого случая нужно проводить измерения на этой частоте и смотреть на пульсации напряжения, и по пульсациям напряжения можно кое как вычислить реальную пользу от этой ёмкости, как бы увидеть эффективную ёмкость данного конденсатора т.е. грубо говоря видно по пульсации напряжения насколько фактически снизалась ёмкость конденсатора, так же крайне важно вычислить и ESR конденсатора. Но не имея прибора способного измерять необходимые величины на частоте 100кГц, можно пойти путём предсказания, т.е. найти все паразитные составляющие на той частоте которой возможно, а потом с некой сомнительной точностью можно предсказать эффективную ёмкость и потери на любой частоте.
К сожалению мне нужно уехать на несколько дней туда где нет Интернета, по этому в ближайшее время отвечать не смогу…

 

Link: Ну даже не знаю… Насколько можно верить такой программе, т.е. какой принцип вычисления этих величин применён?

Да вот, в соседней теме DVK всем предлагает попробовать http://deforg.free.fr/Download/Zmeter-2.zip принцип как у всех сканирующих RLC метров - свип и ФФТ
Link: фазу тока сдвигает как активное сопротивление включенное последовательно (или параллельно) реактивности так и реактивности между собой

В соответствии с т. Пифагора оба компонента входят в результирующий импеданс
Link: по пульсациям напряжения можно кое как вычислить реальную пользу от этой ёмкости

Зачем же "кое как", если фазовый сдвиг и отношение амплитуд жестко привязаны к соотношению активного и реактивного сопротивлений, вычисляется на любой частоте ?

 


Борисыч44: принцип как у всех сканирующих RLC метров - свип и ФФТ

ФФТ эт по моему построение спектрограммы, через преобразование Фурье… Но не суть важно, любой измеритель работающий по принципу измерения фазового сдвига между током и напряжением будет вносить погрешность измерений когда паразитные параметры будут существенны по отношению к измеряемой величине. По всё той же причине, что фазу тока крутит не только индуктивность но и активное сопротивление, по этому при вычисление реальной части импеданса по принципу (U/I)*cos(fi) будет вносить погрешность в полученный результат, когда угол будет сдвигаться за счёт реактивностей, ведь формулы не видят за счёт чего происходит сдвиг, и любой сдвиг фазы будет приравнен к изменению активной и реактивной составляющей эквивалентной схемы замещения, и простыми методами это не побороть. Изначально в метод измерения заложена неопределённость т.к. сдвиг фазы между током и напряжением возможен как при изменении только реактивности так и при изменении активной составляющей и может быть вычислен по формуле fi=arctang((XL-Xc)/ESR)=arctang(Im(Z)/Re(Z)), при всём том что обратное преобразование Re(Z)=Z*cos(fi) Im(Z)=Z*sin(fi) по сути не «видит» за счёт чего изменился угол между током и напряжением, и это изменение угла как бы распределяется между активной и реактивной составляющей импеданса, что изначально может не соответствовать действительности. По этому нужно применять другой подход при вычислении составляющих импеданса, тот подход который позволит исключить неопределенность.

Борисыч44: Link: по пульсациям напряжения можно кое как вычислить реальную пользу от этой ёмкости
Зачем же "кое как", если фазовый сдвиг и отношение амплитуд жестко привязаны к соотношению активного и реактивного сопротивлений, вычисляется на любой частоте ?

Я немного не уточнил условия, я подразумевал нахождение реальной ёмкости только с помощью осциллографа и измерения только пульсации напряжения на конденсаторе при заведомо известном токе через конденсатор но неизвестном угле между током и конденсатором, т.к. ток треугольной формы…