Перейти к содержанию
    

Как проще измерить амплитуду переменного тока в большом диапазоне частот (10Гц-10МГц)

Добрый день,

 

есть проводники с маленьким сопротивлением миллиомного диапазона на постоянном токе. На больших частотах (сотни КГц и выше) сопротивление понятно растет из-за скин эффекта и эффекта близости. Геометрически оценить сложно, хочу измерить. Где-то до ватта и до 10В по такому проводнику пропустить можно.

 

Планировал сделать так:

сделать маленький понижающий трансформатор 50:1, подать на первичную 12В переменных с какой-нибудь пары мосфет драйверов, а на выходе поставить мой проводник последовательно с резистором на примерно похожий номинал (то есть около 10мОм). Далее измерять падение на этом резисторе.

 

Возникают сомнения, что это правильно, так как

1. резистор тоже может менять свои характеристики на различных частотах,

2. не сильно понятно как дешево измерить амплитуду переменного напряжения на этом резисторе в большом 10Гц - 10МГц (а может и больше) диапазоне.

 

Альтернативно - намотать так вторичную обмотку, чтоб она работала как этот резистор и измерять ток на входе в трансформатор, но тут похоже будет много нелинейностей и придется все очень долго и нудно калибровать.

 

Я не планирую разрабатывать такую измерительную технику, но, так как в наличии на такие диапазоны LCR метры стоят очень дорого, хотел что-то на коленке быстро собрать.

 

Скажите, пожалуйста, в каком направлении правильнее всего думать, чтоб измерить такое миллиомное сопротивление на разных частотах?

 

Спасибо!

 

ИИВ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

На таких частотах и малой действительной компоненте собственная индуктивность будет играть, скорее всего, главную роль.

Делаете мост - последовательно с испытуемым малоиндуктивный резистор... 10 или около того. Вторая часть моста более высокоомная. Тут уже надо бояться емкости. Компенсируете эту часть конденсаторами.... Щуп осциллографа видели?  Далее - генератор и дифференциальный усилитель...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

55 minutes ago, Tanya said:

На таких частотах и малой действительной компоненте собственная индуктивность будет играть, скорее всего, главную роль. 

Спасибо! Ага, верно. Индуктивность я вроде научился измерять, тут тем много было и всем миром мне помогли. Вычесть пост фактум индуктивность я смогу. Основная проблема как раз со скин слоем. У меня проводник - катушка, намотанная лентой. Витков мало, около 10-20. Так как катушка эксплуатируется при очень сложных условиях (большие давления в сотни бар и температуры до 500С) поверхность проводников деградирует. Мне хочется это как-то измерять. Это может помочь мне принять решение, что там что-то совсем истерлось и катушку надо перемотать.

 

В общем я не сильно даже хотел разделять скин эффект и проксимити эффект, мне важно, чтобы видеть как на разных частотах это сопротивление меняется во время эксплуатации моего оборудования.

 

1 hour ago, Tanya said:

Делаете мост - последовательно с испытуемым малоиндуктивный резистор... 10 или около того. Вторая часть моста более высокоомная. Тут уже надо бояться емкости. Компенсируете эту часть конденсаторами.... Щуп осциллографа видели?  Далее - генератор и дифференциальный усилитель...

Спасибо! Похоже идея выпрямить переменное напряжение мостом и измерять - будет существенно проще, чем работать на переменном, правда полупериоды будут не синусоидальные и надо будет вводить поправку.

 

Скажите, пожалуйста, не понял фразы "резистор... 10 или около того" - в смысле 10 штук параллельно, для уменьшения индуктивности?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

28 минут назад, iiv сказал:

Это может помочь мне принять решение, что там что-то совсем истерлось и катушку надо перемотать.

А может быть достаточно просто мерить сопротивление на 1-2 фиксированных частотах в начале эксплуатации и в некоторые моменты при эксплуатации, и этого будет достаточно, чтобы диагностировать деградацию до неприемлемого состояния? Или даже мерить некоторую характерную величину, а не сопротивление?

Изменено пользователем Pengozoid

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

29 минут назад, iiv сказал:

Спасибо! Похоже идея выпрямить переменное напряжение мостом и измерять - будет существенно проще, чем работать на переменном, правда полупериоды будут не синусоидальные и надо будет вводить поправку.

 

Скажите, пожалуйста, не понял фразы "резистор... 10 или около того" - в смысле 10 штук параллельно, для уменьшения индуктивности?

Тут и не только тут анализ во временной области и в частотной дадут одинаковый результат, так как по амплитуде все линейно. Можно импульсы, а можно крутить частоту.

10 - это предлагаемый номинал резистора второго плеча. При таком номинале паразитные емкость и индуктивность малы. А второй резистор этого плеча должен быть раз в 100 или 1000 больше. Тут уже его паразитная емкость должна быть скомпенсирована.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

1 час назад, iiv сказал:

2. не сильно понятно как дешево измерить амплитуду переменного напряжения на этом резисторе в большом 10Гц - 10МГц (а может и больше) диапазоне.

Точность не указана к сожалению. По этому может оказаться что самый дешевый способ это осциллограф.

Я бы вообще пошёл чуть обходным путём. Генератор в режиме качания частоты от максимума до минимума + некий буферный каскад типа повторителя. Всё это подать на делитель из хорошего резистора и испытуемого. А выход на осциллограф. В результате если правильно засинхронизировать то будет явно виден завал амплитуды или её подъём на заданной частоте. Но это будет скорее качественный анализ.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

6 минут назад, Pengozoid сказал:

А может быть достаточно просто мерить сопротивление на 1-2 фиксированных частотах в начале эксплуатации и в некоторые моменты при эксплуатации, и этого будет достаточно, чтобы диагностировать деградацию до неприемлемого состояния? Или даже мерить некоторую характерную величину, а не сопротивление?

Тут проблема в том, что на высокой частоте индуктивная часть импеданса значительно больше активной. Предполагая, что индуктивность определяется геометрией, видим большую проблему... Тут, возможно, надо добавлять бессердечную катушку для компенсации.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

2 минуты назад, Tanya сказал:

Тут, возможно, надо добавлять бессердечную катушку для компенсации

Скорее не бессердечную, а такую же, но не деградировавшую.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

13 минут назад, Pengozoid сказал:

Скорее не бессердечную, а такую же, но не деградировавшую.

Нет, индуктивность должна быть пропорциональна величине активной компоненты. В другом варианте - когда плечи идентичны, можно, действительно, сравнивать две "идентичные" катушки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

8 минут назад, Tanya сказал:

В другом варианте - когда плечи идентичны

Ну вот я его как раз подразумевал.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

16 минут назад, Pengozoid сказал:

Ну вот я его как раз подразумевал.

Есть еще вариант. Катушки соединяются последовательно, а параллельно им два тоже последовательных резистора (50 ом). Между средними точками измеряем.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Огромное спасибо за классные советы!

 

Похоже пара катушек (хорошая и плохая) последовательно в сравнении с резистивным делителем - самое оно. У катушки где-то 5мкГн индуктивность при сечении проводника около 5квмм. По катушке кратковременно бежит 500-2000А, и из-за сил Лоренца она сильно деформируется и успевает нагреться с -120С до +400С. Заметил, что катушка живет только несколько экспериментов. Если она умирает во время эксперимента, то портится много чего и это надо избежать. Посему хочу наснимать статистику до и после с начала жизни катушки, чтоб сделать эмпирический вывод. Индуктивность измерял - она не менялась.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

14 часов назад, iiv сказал:

По катушке кратковременно бежит 500-2000А, и из-за сил Лоренца она сильно деформируется и успевает нагреться с -120С до +400С. Заметил, что катушка живет только несколько экспериментов. 

А физика порчи какая? Нарушение изоляции?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Так как катушка конусом, там при этих токах витки силой Лоренца сильно деформирует. Если катушка изначально была плохо (не плотно) намотана, то ее во время работы корежит и то, что я намагничиваю, получается кривым. Наверное и изолятор деформируется.

 

Иногда везет с намоткой и она выдерживает пару десятков запусков, а, бывает, что и первый запуск уже все портит.

 

Пока я контроллировал индуктивность и сопротивление на постоянном токе, но номиналы никак не изменялись.

 

Есть надежда, что измерение сопротивления на всем диапазоне частот может выявить исходный брак и деградацию в процессе эксплуатации.

 

Кроме этого сопротивления пока сам не придумал что еще можно измерять.

 

Визуально контроллировать витки нет возможности - катушка не разборная.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

На 400 градусах есть большой шанс повреждения изоляции и межвитковой закоротки. И тогда резко падает добротность этой катушки. Может попробовать измерять именно добротность её?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...