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Approfondimenti sull’uso dei ponti per le misure di impedenza

Informazioni tesi

  Autore: Andrea Caruso
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi di Salerno
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria elettronica
  Relatore: Consolatina Liguori
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 78

Esiste un’ampia gamma di strumenti e metodi in grado di misurare un’impedenza, essi utilizzato diversi principi di funzionamento e si differenziano per la precisione dei risultati forniti, per il campo dei valori misurabili e per la frequenza alla quale può avvenire la misura. I principali metodi possono ricondursi a tre tipi fondamentali: metodi volt-amperometrici, metodi di ponte e metodi che sfruttano il fenomeno della risonanza.
Oggetto di questo elaborato di tesi è l’approfondimento della misura di impedenze mediante l’uso di ponti in corrente alternata.
In un ponte in alternata si impiegano componenti variabili (resistori e/o condensatori), e componenti fissi campioni, agendo sugli elementi variabili si riesce ad ottenere una condizione di equilibrio caratterizzata dall’azzeramento della tensione fra due punti del ponte. In condizioni di equilibrio i legami tra gli elementi del ponte diventano molto semplici e dalla conoscenza degli elementi noti si possono ricavare i parametri incogniti. Completano il circuito per la misura di impedenza un generatore di segnale che alimenta il ponte, ed un rivelatore di zero che serve per rilevare la condizione di equilibrio del ponte (ottenuta annullando la corrente nel ramo del rivelatore o la tensione ai suoi capi).
L’elaborato è articolato come segue. Nel primo capitolo é illustrato il comportamento reale dei componenti passivi funzionanti in regime sinusoidale e quindi i loro limiti alle alte frequenze dovuti alla presenza di fenomeni parassiti.
Nel secondo capitolo viene presentata una panoramica, sui vari metodi per la misura di impedenza, evidenziando i vantaggi e i limiti delle singole soluzioni. Vengono poi presentati i metodi di ponte, e sono illustrate le configurazioni più impiegate evidenziando gli aspetti legati al dimensionamento del ponte in fase di progetto dello stesso.
Nel terzo capitolo sono definiti i fenomeni parassiti presenti nella realizzazione di un ponte in alternata, capacità parassite e resistente ed induttanze dei collegamenti rendono più difficile ed a volte impossibile il raggiungimento dell’equilibrio; ed in ogni caso alterano il risultato di misura. Sono, quindi, illustrate le tecniche che consentono di limitare gli effetti sui risultati di misura, e che prevedono opportune schermature dei vari lati passivi del ponte e dei componenti attivi.
Nel quarto capitolo sono illustrate inoltre alcune tipologie di ponte che rappresentano un’evoluzione dei ponti classici a quattro lati.
Infine nel quinto capitolo è presentato un esperimento in laboratorio per la misura di impedenza ohmico-capacitiva mediante un ponte di De-Sauty. Di tale misura sono illustrati con delle diapositive ed un filmino il circuito reale che lo realizza ed i passi seguiti per raggiungere la condizione di equilibrio. Sono riportate inoltre le elaborazioni numeriche e le ulteriori misure effettuate per valutare il valore atteso dell’impedenza e la sua incertezza.

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-- Introduzione -- Introduzione Esiste un’ampia gamma di strumenti e metodi in grado di misurare un’impedenza, essi utilizzato diversi principi di funzionamento e si differenziano per la precisione dei risultati forniti, per il campo dei valori misurabili e per la frequenza alla quale può avvenire la misura. I principali metodi possono ricondursi a tre tipi fondamentali: metodi volt-amperometrici, metodi di ponte e metodi che sfruttano il fenomeno della risonanza. Oggetto di questo elaborato di tesi è l’approfondimento della misura di impedenze mediante l’uso di ponti in corrente alternata. In un ponte in alternata si impiegano componenti variabili (resistori e/o condensatori), e componenti fissi campioni, agendo sugli elementi variabili si riesce ad ottenere una condizione di equilibrio caratterizzata dall’azzeramento della tensione fra due punti del ponte. In condizioni di equilibrio i legami tra gli elementi del ponte diventano molto semplici e dalla conoscenza degli elementi noti si possono ricavare i parametri incogniti. Completano il circuito per la misura di impedenza un generatore di segnale che alimenta il ponte, ed un rivelatore di zero che serve per rilevare la condizione di equilibrio del ponte (ottenuta annullando la corrente nel ramo del rivelatore o la tensione ai suoi capi). L’elaborato è articolato come segue. Nel primo capitolo é illustrato il comportamento reale dei componenti passivi funzionanti in regime sinusoidale e quindi i loro limiti alle alte frequenze dovuti alla presenza di fenomeni parassiti. Nel secondo capitolo viene presentata una panoramica, sui vari metodi per la misura di impedenza, evidenziando i vantaggi e i limiti delle singole soluzioni. Vengono poi presentati i metodi di ponte, e sono illustrate le configurazioni più 1

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