Измеряем RLC

[Борисыч44]

Попала прога http://deforg.free.fr/Zmeter.html

Попробовал в пассивном режиме - понравилось, но есть ограничения из за малого Rвх ЗК и есть опасность её спалить.

Сделал активную коробочку - питание+/- 5В (чтоб не выжечь вход ЗК), повторители на 544уд1, мощный буфер для прокачки 0.5 Омного опорника (мах 3.3кОм) - экранировать нужно очень прилично иначе 50,100,150Гц и т.д. торчат на - 50/-60дБ, ещё лучше вынести транс из коробочки.

На коротких проводах легко измеряет от миллиомов до единиц мегом, от сотен тыс мкФ до единиц пФ, от единиц микрогенри до .... (измерил пока только ТВ - 3Ш, и неск. силовиков - до 15Гн показывает)

Выяснился недостаток - на больших резисторах начинают влиять паразитные емкости монтажа (при опорном 33к и паразитных 3пФ) практически невозможно измерить резисторы более неск. МОм и соответственно пикушки.

Простая схемка - сигнал можно взять с комповых колонок, здесь нет компенсации паразитной емкости, поэтому опорник не стоит выбирать больше 1-3кОм



Входной диф усилитель измеряет падение на опорнике без учета сопротивления входных и выходных проводов (правда есть сомнение относительно индуктивности от клеммы до опорника - она войдет в его Z, возможно нужно измерять прямо на опорнике, а провод скомпенсируется калибровкой). Оптимальнее собрать схему в щупах, по крайней мере вход.



Эти картинки с пассивного варианта - один резистор 20Ом вся "коробочка", на 1 индуктивность, на 2 резистор, на последней кусок провода 1м (в принципе, для ремонтов этого хватило бы)

С активной коробочкой (но ещё без емкостной компенсации) получается так:
тот же 1м провода

68000мкФ

висячие щупы

при подключении 1.5пФ честно прибавляет, (пока нет никаких экранов и трансик в коробочке).

Добавляю схемку выхода и компенсатора Спар

Выход компенсатора подключен к экрану переключателя - "паразит" работает против "паразита"

Как оказалось, для стабильной работы нужны драйвера без всяких АРУ, с неограниченной АЧХ, без "улучшайзеров" и т.д., штатные к Вин7 и Реалтеку обрезали АЧХ до 150-7000Гц и Zmetr с ними не работает, первоначально сменил их воткнув какую то внешнюю ЮСБ звуковуху

Еще раз вернулся к выбору оптимального опорника - для этого измерил Rвых, оказалось 150Ом вот такой опорник и надо ставить, дальнейшее его уменьшение приводит к пропорциональному снижению напряжения (при моих 20Ом выигрыш получается вдвое 20/65000х8.5=2.62мОм, зато сверху теряем в те же 8 раз), т.о. повторитель на выход и малый опорник нужны для желающих уверенно измерять мОмы

Версия с расширенным частотным диапазоном до Fд/2 http://deforg.free.fr/Download/Zmeter2.exe
В последних версиях введена логарифмическая шкала сопроитвлений, компенсация паразитных емкостей и сопротивлений ЗК правда для правильной настройки желательно иметь параллельную схему замещения, которая реализована в Маткадовской приблуде Zok5.zip, для компенсации Свх (Сin) подключаем на вход резистор равный опорнику Zm при этом покажет его сопротивление и индуктивность, но это так действует емкость параллельная опорнику, поэтому в Маткаде включаем параллельную сх. зам-я и включаем "-Im", полученную емкость заносим в окно "Cin", делаем измерение на висячих щупах полученную емкость заносим в окно "Clr"
- так выглядят висячие щупы в Маткаде (это пассивный вариант с опорником 82Ома), так же можно посмотреть зависимость реактивностей, сопротивлений, потерь от частоты, сгладить графики, изменить окно измерения

Версия http://deforg.free.fr/Download/Zmeter-2UIa.exe универсальная для обычной и схемы с выделенными каналами тока и напряжения

Версия с фиксированным уровнем выходного сигнала http://deforg.free.fr/Download/ZMeter2Skalinas1a.exe - иногда использую как генератор и чуть стабильнее результат из за отсутствия автоподстройки.

На всякий случай системная инфа (ЗК бортовая)

[Борисыч44]

Если Вы захотите добавить ещё индуктивность проводов при малом опорнике - добавится ещё 3-й калибровочный файл...

Я думаю завести калибровку на каждый опорник - при этом индуктивность проводов и опорника будут компенсироваться автоматически, а вот как прикрутить калибровку по известному R надо подумать???

[DVK_]

С калибровкой обрезаных снизу файлов пока не получилось, нашел такой NaN, если ими добить недостающие данные, или транспонирование матрицы

NaN не надо, лучше просто индексацию переделать у всех длинных данных. Типа А_j:= B_j+N
j- индекс короткого файла
N- количество обрезанных частот.

---------- Добавлено в 17:04 ---------- Предыдущее сообщение в 16:57 ----------

Я думаю завести калибровку на каждый опорник - при этом индуктивность проводов и опорника будут компенсироваться автоматически, а вот как прикрутить калибровку по известному R надо подумать???

Лучше иметь один параметр, который не зависит от опорника. И по моим оШуШениям, автоматическая компенсация будет только при малых Rx... А калибровку по известному R - нужно просто правильно посчитать как вычислить C и R входа по известным данным...

[Борисыч44]

Ну что, получается неплохо - пока пассивный вариант с 20Ом опорником, откалибровал на 30сек, измеряю на 3сек

резисторы

55кОм (300кОм уже не получается - показывает 160к и шум/иголки)

30Ом ОМЛТ

33Ома проволочный переменник - видна индуктивность

кондеры

0.1мкФ ФТ
220мкФ выше 10кГц резонанс и шум

22000мкФ резонанс и шум уже ниже 1кГц (надо бы на другом опорнике мерить, но еще не врет)

ХХ, при подключении 22пФ врет - показывает 110пФ (собственно никто и не собирался на этом пределе пикушки мерить, но радует малость показаний уже здесь)

катушки инд.

330мкГн с ферр сердечником

700мкГн на "воздухе" (не понятные загибы на самом ВЧ)

ТВ-3Ш 12Гн - шум/резонанс, надо переходить на больший опорник, но и тут кое что видно

Пробовал надеть ф.кольцо на провод - добросовестно показал 0.8мкГн

КЗ - удачно попало измерение - обычно 1мОм и +/-30нГн (раньше было до 4-5мОм и 300-700нГн)

Да, может кто не разглядел, там усредненные значения R, L, C выше графиков

[Борисыч44]

Вчера надыбал некоторые непонятки - на емкости 0.1мкФ Re отрицательное и выше 20кГц ещё падает, емкость то же там падает (похожий загиб есть на индуктивностях, только в плюс), хотя на КЗ все рОвно и на резисторах то же не видно ничего??? на Zmetre никаких минусов и кривулин нет - стало быть что то в вычислениях? но остальное то вроде правильно показывает?



"Плавание" Im - это провода (не направление конечно ) - у них меняется индуктивность в зависимости от взаимного положения (в свитом состоянии она минимальна) и мы наблюдаем либо недокомпенсацию (тогда прога после калибровки показывает индуктивность) или перекомпенсацию (когда провода кольцом, тогда показывается емкость, а малость фазового сдвига дает огромную величину, из за этого же не выводится график L/C на файле на котором сделана калибровка, экранирование на инд. не влияет)



Отсюда рекомендации для пассивного варианта: провода в комп делаем минимальной длины (в примерах у меня обрезки от фирменного провода до разъемов пара см и измерительные провода по 25см), тут же резистор, и измерительные провода желательно с фиксированным расстоянием (хотя бы наклеить на скотч с небольшим расстоянием), припаивать их к крокодилам нужно прямо между "зубов" и обязательна перемычка между верхним и нижним рядами.

DVK_

Нашел такую функцию

6.4. Функции сглаживания данных

Обычно полученные в результате опыта экспериментальные значе*
ния расположены не совсем правильным образом – дают некоторый "раз*
брос", то есть обнаруживают случайные отклонения от видимой общей за*


кономерности. Эти уклонения связаны с неизбежными при всяком опыте
ошибками измерения.
Для устранения этих ошибок решается задача сглаживания экспери*
ментальной зависимости.
В Mathcad существуют три функции сглаживания:
medsmooth(vy,n) – возвращает вектор, полученный сглаживанием vy
со смещающимися медианами с окном ширины n;
ksmooth(vx,vy,b) – возвращает вектор, полученный сглаживанием с
использованием ядра Гаусса для вычисления средневзвешенных элементов
из vy;
supsmooth(vx,vy) – возвращает вектор, полученный путём сглажива*
ния адаптивным методом наименьших квадратов.
В любом случае после сглаживания получается кривая, намного бо*
лее гладкая, чем кусочно-линейная функция, соединяющая точки друг с
другом в последовательном порядке. При сглаживании бывает полезно
применение функции sort(Y), сортирующей данные векторов, что иногда
уменьшает погрешности численного алгоритма сглаживания.

Первую попробовал - иголок становится заметно меньше даже при ширине окна =3, а что там во втором и третьем методах забивают в качестве vx и b?

примечательная картинка - видимо при замере включился какой то источник помех (сотик, вай фай рядом)

[DVK_]

vx - это вектор частот, а b скорее всего вектор со статвесом каждой частоты. Можно, наверно, его единицами заполнить.

[Борисыч44]

vx - это вектор частот, а b....

Примерно так и думал - у нас просто ничего другого нет, попробую.

И какие мысли по отрицательному R конд-а

[Борисыч44]

Попробовал другие сглаживания - второе долго и на ВЧ какие то колебания, во втором нельзя порулить процессом и у обоих довольно широко по частоте действие размазывается - остановился на первом

[Борисыч44]

Сегодня откалибровал ZM и все встало на свои места - оба варианта отображения показывают одно и то же (стало быть в формУлах не напутал ), непонятка с загибоном на 22кГц - она возникает только на реактивностях - может это отрыжка ЦФ в звуковухе??? (очень уж резко на последнем кГце...)



DVK_,

Возникла шальная мысль - раз уж мы начали долго мерить, может расширить диапазон книзу, тогда можно будет отрезать нестабильные первые частоты? или процесс формирования спектра идет с применением "рукопашного боя" ?

[DVK_]

Если расширить диапазон книзу, то шаг по частоте будет меньше (собственно, первая частота и является шагом), буфер будет длиннее по времени и за время усреднения будет приходить меньше буферов. В результате получится больше спектральное разрешение за счёт большего шума. Насчёт отрицательного R - не знаю... У меня тоже так бывало, если опорник сильно больше Zx.

Offтопик:
Сейчас не могу регулярно отвечать - взял отпуск, ремонт делаю...

[Борисыч44]

В результате получится больше спектральное разрешение за счёт большего шума.

Ну разрешение может и не нужнO, но как то стабильность на НЧ добавить - 23Гц не успевают устаканиться что ли, и долгое усреднение не очень помогает, может тогда подольше на каждой частоте стоять? (тогда и всякие высокодобротные резонансы виднее будут).

МК сегодня подлянку подкинул - взял и закрылся , а я только всякие кнопочки/регуляторы приладил (где то читал, что он делает периодические сохранения, но как восстановить проект нигде не нашел - надо заранее автосохранение включать )

DVK_,

А что записывается в файл (в ZMRaw), если скажем не дождался 30сек и начинается ли накопление снова с этого момента?

[DVK_]

В ZMRaw записывается то, что есть на экране. Если в режиме Raw (4 кривые должно записываться) и не дождался, а на экране всего 2 кривые - ошибка по идее должна быть...
Вообще, не знаю, не пробовал....

---------- Добавлено в 21:58 ---------- Предыдущее сообщение в 21:45 ----------

Накопление с сохранением в файл никак не связано.

[Борисыч44]

на экране всего 2 кривые - ошибка по идее должна быть...

Не, не, все кривые присутствуют сразу и отдаются сразу, правда замечаю, что если быстро сохранить, то как будто данные не усредненные?

---------- Добавлено в 09:43 ---------- Предыдущее сообщение в 09:38 ----------

Накопление с сохранением в файл никак не связано.

Если в буфере копились данные с одними установками (ограничение частот/другое время усреднения), а потом пошли другие, то что будет?

[DVK_]

Не, не, все кривые присутствуют сразу и отдаются сразу, правда замечаю, что если быстро сохранить, то как будто данные не усредненные?

Не могу сказать точно, код для RAW на работе, я там только в августе появлюсь.
В старой версии всё должно из графика идти. Что там в данный момент есть - то и сохраняется, не зависимо от буфера. В RAW я вроде так же сделал.

Если в буфере копились данные с одними установками (ограничение частот/другое время усреднения), а потом пошли другие, то что будет?

Как только в программе установки изменились буфер сразу обнуляется и всё по-новой... Програмную смену установок я могу отследить, а вот смену Zx пользователем - это уж нужно подождать пока буфер обнулится после показа графика.

[Борисыч44]

Попробовал вместо калибровки выпрямить ФАЧХ коэффициентами - Кп выровнялсялся легко , а вот как индуктивность входных проводов вычесть не дошло, надо как то менять Im по хитрому закону в зависимости от частоты и опорника?

При калибровке известным резистором можно взять близкий к опорнику рез. при этом влияние входа будет мах, калибровочный файл делался что бы выровнять каналы, значит если теперь поделить откалиброванные данные одного канала пополам (в соответствии с соотношением резисторов), то разница файла и "натуры" покажет неидеальность входа, если её удастся выразить в С и L то учитывать их придется сначала приблизительно определив Z объекта, посчитать параллельное/последовательное соединение и как бы вторым проходом уточнить Z.

Из "паразитов" видятся - индуктивность проводов (больше будет влиять на малых опорниках - бОльших токах), индуктивность самого опорника (то же самое но влияет наоборот на увеличение напряжения) - в принципе если эти инд. выровнять, то возня с калибровкой по ним отпадет (правда как обеспечить точность - вопрос не из легких), входная емкость будет заваливать вч на больших опорниках и компенсировать её можно только програмно (опять же предварительно узнав приблизительные параметры объекта), с прониканием сложнее оно есть как в коробочке, так и в ЗК - электрически их можно компенсировать вводя противофазный сигнал в измерительный канал, то же через емкость, програмно надо запомнить спектр этого проникания на ХХ и потом его вычитать или рассчитывать емкость через которую пролезает и хитрым образам нивелировать. При правильной коробочке компенсировать будет значительно проще и результат будет точнее.

[Борисыч44]

Поэкспериментировал компенсацией, походу нашлись косячки - на 48кГц ЗК сама вносит сдвиг в один канал, на 192 стало получше

в лин масштабе - видно, что чистая индуктивность
в лог масштабе - для сравнения с кривизной на НЧ

перепаял провода, стало на порядок лучше, но взаимная индукция не дает полной компенсации, намотал входные провода на ф. стержень в разные стороны (по полтора витка) получилось так -



Откалибровал ZM, убрал коменсацию - получилось, что править надо 3.5мкГн

Перезагрузил ZM - на 48кГц совсем плохо (Im до -0,4)! - кто то меняет настройки звуковухи???

Пока пришел к выводу - хитрости с проводами нужны при правильной дифференциальной схеме, в простой достаточно на коротких проводах от ЗК поставить опорник и пару не длинных проводов с крокодилами (если хочется видеть единицы миллиом и микрогенри)

[Борисыч44]

Cгладил немного калибровочный файл, доработал измерительные концы (немного не до конца) стало ещё стабильней (сопротивление плавает +/- 200-300мкОм! на опорнике 20Ом и в пассивном варианте)

Сейчас изм провода припаяны к неподвижным частям крокодилов на подвижные сделаны перемычки из 0.12 МГТФ ~3см из за этого выскакивает ошибка около 3мОм в зависимости от того за какую часть "укушен крокодил" инд. меняется от взаимного положения проводов - тут немного разошлись (надо обязательно фиксировать в скрутке или делать типа "лапши" тогда своя емкость будет меньше)

10 см припоя соломка 1мм, если его изогнуть сопротивление увеличивается ~0.5мОм и добротность падает.

10 см медной моножилы 0.5мм

та же проволочка согнута на 90 гр. инд. увеличилась(это 0.108мкГн) сопр уменьшилось (в пределах прыжков тенденцию увеличения почти не видно или надо неск раз погнуть, реальный шум Re отключил, на графике сглаженый и среднее значение)

ну вот зажал крокодилы и миллиома как не бывало

провода скручены и ХХ - видим 40пФ собственной емкости

прицепил 10 пФ - все правильно!

резистор 220кОм - полосу сверху уменьшил иначе сказывается проникание в ЗК

И все это на одном опорнике!

[Борисыч44]

Приделал компенсацию с помощью коэффициентов (на моей ЗК обошелся 3мя - отношение Кп, и по реактивности на НЧ и ВЧ) надо сейчас упростить процесс калибровки, пока в рукопашную забиваю.

Не могу понять от чего зависит поведение Im, после загрузки то одни значения, то другие, а сейчас поймал ситуацию когда оно почти не меняется от изм. сопр. - в КЗ, 1кОм, 33кОм - ровная прямая (тренд под шумом) и только при измеряемых 20Ом мах отклонение -25мОм на 22кГц

DVK_, Может надо что то записать в полиномы (сейчас там нули), ну или как получить более стабильное поведение Im после загрузки, иногда оно меняется при смене частоты дискретизации, а иногда нет - не понятно от чего зависит???

[Борисыч44]

Решил оставить калибровку на самый высокоомный опорник - т.к. на нем меньше сказывается паразитная индуктивность, а остальные диапазоны править коэффициентами.

Сейчас ввел поправочную реактивность (в формУлу) в изм канал (сначала она равна нулю), после измерения активного сопротивления, делю измеренную инд. на сумму опорник + Re, подставляю её как поправку - получаю компенсированную реактивность - Im=0, сейчас надо сообразить как учитывать паразитную реактивность входа на реальных объектах (Rвых ЗК похоже влияет т.к. не получается просто забить Lпар - она должна немного плавать, пока не врубился как)

[Борисыч44]

х - необходимая поправка, что бы индуктивность (при чисто активном сопротивлении) свести к нулю - красная кривая

у - измеряемое акт. сопр. (b - перещитано для представления в лог шкале)

синим нарисовано выходное сопротивление объект/опорник - то, что видит вход ЗК

Если вначале кривые почти сливаются, то дальше поправка взлетает, входная емкость (параллельная опорнику) влияет скорее компенсирующее, а вот межканальная емкость и проникание как раз увеличивают поправку (при 20Ом опорнике, 100Ом изм. рез. и 100пФ параллельно ему поправка увеличивается почти в двое! а если расплести входные провода то прежде скомпенсированный рез "приобретает" индуктивность 0.3мкГн!)
Это еще плюсик за активный вариант с раздельными входом и выходом.

[Борисыч44]

Прикрутил компенсацию, теперь на резисторах индуктивность показывает значительно меньше (шум портит картину), компенсация подгоняется одним коэф-м (наклон на большом R) можно было бы учесть входное сопротивление карты (оно то же слегка влияет даже на 20Ом опорнике) но не все сразу.

Сначала определяется величина активного сопротивления, вычисляется поправка, подставляется в измерительный канал и тогда уже считается все остальное.

- 1кОм, 67нГн - эквивалентно ~5см провода, для замера приходится усреднять в 10сек и выбирать менее шумную полосу частот, на малоомных резисторах сразу видно где подключены крокодилы (у корпуса или за концы выводов)

Осталась загадка с отрицательным сопротивлением у кондеров и на ХХ (у компенсатора крыша слегка съезжает )