Иммитанс и импеданс в чем разница
Высокочастотная и игровая тимпанометрия в исследовании слуха у детей раннего и дошкольного возраста
Термины иммитанс, импеданс и адмиттанс
Принцип работы тимпанометра
Иммитансный прибор состоит из воздушного насоса, зонда с усилителями, микрофона и манометра. Зондовый тон непрерывно поставляется в ухо через зондовые усилители, а акустический иммитанс уха анализируется путем мониторирования уровня звукового давления зондового тона в слуховом проходе при использовании зондового микрофона.
Зондовый тон 226 Гц
Многочастотная тимпанометрия
Проблемы проведения тимпанометрии в детской практике
Тимпанометрия, позволяющая обнаружить патологию среднего уха и уточнить ее характер, является ценным объективным методом, применяемым в комплексной диагностике слуха. Однако проведение тимпанометрии у детей значительно сложнее, чем у взрослых и имеет свои особенности в каждой возрастной группе.
Причинами, ограничивающими или затрудняющими широкое использование тимпанометрии в детской практике, являются: недостоверность тимпанограмм у детей раннего возраста и неусидчивость детей дошкольного возраста.
Тимпанометрия с использованием высокочастотного зондового тона у детей раннего возраста
В настоящее время активно внедряются в практику универсальные программы скрининга слуха у новорожденных. При этом для постановки окончательного диагноза, при отрицательном результате скрининга с использованием регистрации различных классов отоакустической эмиссии и слуховых вызванных потенциалов требуется проведение тимпанометрии. Однако тимпанограммы с использованием стандартного низкочастотного зондового тона у детей первых лет жизни не являются информативными и достоверными. В литературе имеются сообщения о детях от 6 месяцев до года, демонстрирующие появление нормальных 226-Гц тимпанограмм даже при подтвержденной патологии среднего уха. Также в этой возрастной группе возможно получение патологических 226-Гц тимпанограмм (тип В) при нормальном состоянии среднего уха и получение сложных тимпанограмм с зубцами, которые представляют собой проблему для интерпретации.
Тимпанограммы, зарегистрированные у детей первых лет, ясно показывают разницу с тимпанограммами, полученными от взрослых. Это объясняется, в первую очередь, тем, что между анатомией среднего уха детей раннего возраста и взрослых имеются существенные различия.
Особенностями морфологического строения среднего уха у новорожденных и детей раннего возраста являются следующие:
1. До 6 месяцев не развит костный отдел наружного слухового прохода.
2. Наружный слуховой проход заполнен казеозной смазкой (vernix caseosa) и, в некоторых случаях, мекониумом.
3. Наружный слуховой проход спавшийся, барабанная перепонка утолщенная, расположена горизонтально, опознавательные контуры не видны до 1 года.
4. В барабанной полости находится миксоидная ткань (эмбриональная рыхлая, студенистая соединительная ткань, с небольшим количеством кровеносных сосудов).
5. Не везде развита стенка канала лицевого нерва.
6. Слуховая труба короткая, широкая, не имеет изгибов, расположена горизонтально.
7. Не развит сосцевидный отросток; пневматизация сосцевидного отростка в основных чертах заканчивается к 5-7 годам.
8. Развита пещера сосцевидного отростка (antrum).
9. Широкий ход в пещеру (aditus ad antrum).
10. В височной кости имеются дигисценции: каменисто-чешуйчатая щель (fissura petrosquamosa) и каменисто-сосцевидная щель (fissura petromastoidea).
11. Пещера окружена детской диплоэтической костью, заполненной красным лимфатическим костным мозгом.
12. Слизистая оболочка надбарабанного пространства тесно связана с сосудами и нервами твердой мозговой оболочки средней черепной ямки.
По мере роста ребенка, морфологическое строение среднего уха постепенно приближается к строению уха взрослого человека.
Дети дошкольного возраста могут бояться исследования, беспокойно себя вести или болезненно реагировать на изменения давления в наружном слуховом проходе. Важно отвлечь внимание ребенка и заставить его не думать об исследовании. Поэтому придание исследованию игровой формы может существенно облегчить его проведение.
Специально для этой возрастной группы фирмой MAICO (Германия) разработаны цветные, адаптированные к детскому возрасту и простые в управлении приборы «Race car» (Гоночный автомобиль) и «Little car» (Маленький автомобиль), которые превращают проведение тимпанометрии в приятную и забавную для детей процедуру. Изображение на жидкокристаллическом экране прибора движущегося автомобиля сохраняет внимание ребенка во время проведения теста.
В приборе «Little car» автомобиль на экране «едет по дороге» и «въезжает в гараж». В приборе «Race car» если ребенок не говорит и не вертит головой, автомобиль доезжает до финиша и ребенок «выигрывает гонки». Если проведение теста срывается, то у автомобиля «спускаются шины» и ребенку приходиться продолжить «гонки». Если ребенок успешно прошел исследование, на экране появляется изображение «финиша», «приветствие толпы», а затем и результат тимпанометрии. Ребенку нравиться проведение исследования, так как он чувствует себя водителем гоночного автомобиля и награждается наклейкой «гонщика».
Меню приборов позволяет легко сменить тест с автомобилями для детей на обычный тест измерения импеданса у лиц старшего возраста.
Чем раньше у ребенка будет выявлено нарушение слуха, тем выраженнее будет результат лечения и реабилитации. Применение простых в управлении и адаптированных для детей приборов для исследования слуха должно шире внедряться в сурдологическую практику.
Средства измерения параметров цепей переменного тока: краткий обзор
В статье рассмотрены прошедшие за последние пять лет изменения на рынке средств измерений параметров цепей переменного тока. Рассказывается о технических характеристиках и особенностях новых моделей разных производителей приборов этого класса. Обозначены новые тенденции соответствующего рыночного сегмента.
Параметры цепей переменного тока (например, активной и реактивной составляющих сопротивления, добротности, тангенса угла потерь и т.д.) являются показателями качества или функционирования объекта исследования, а также индикаторами влияющих на них параметров окружающей среды. Круг задач измерения, контроля, диагностики и научных исследований процессов различной природы, в которых используется измерение параметров цепей переменного тока (ПЦПТ), постоянно расширяется. Специальные средства измерения (СИ) ПЦПТ — измерители (анализаторы) импеданса (иммитанса), RLC-измерители (анализаторы), виртуальные и портативные приборы, а также анализаторы цепей (Network Analyzer) измеряют как активные, так и пассивные параметры.
В большинстве случаев рассматриваемые СИ применяются в ходе научных исследований в электрохимии, физике и других дисциплинах, при диагностике и контроле элементов, устройств, материалов (радиоэлектронных компонентов), в медицинской диагностике и т.д.
Последний обзор СИ ПЦПТ был дан в работе [1]. В этом обзоре попробуем выяснить, что нового появилось среди приборов, и в каких новых областях они нашли свое применение.
Анализаторы иммитанса — приборы с наиболее широкими функциональными возможностями, позволяющие измерять параметры иммитанса при изменяющихся внешних условиях (в функции частоты, напряжения смещения, напряжения на объекте и т.д.), что необходимо в процессе разработки и исследования рассматриваемых объектов [1]. Примером может служить прибор IM3570 Impedance Analyzer фирмы HIOKI (Япония). Прибор имеет достаточно широкий диапазон частот: 4…5·10 6 Гц с погрешностью измерения 0,08%.
Измерители параметров иммитанса — приборы с широкими функциональными возможностями, обеспечивающие высокую точность измерения (порядка 0,1%). Эти приборы предназначены для применения в лабораторных и производственных условиях. Рабочий диапазон частот варьируется в диапазоне 0,1…3·10 9 Гц. Обеспечивают измерение параметров R, L, C до следующих значений: 10 11 Ом, 750·10 3 Гн и 100 Ф. Как правило, напряжение на объекте измерения составляет 0,003…200 В. Технические характеристики ряда измерителей параметров иммитанса зарубежных производителей приведены в таблице 1.
Отметим, что фирма Escort (торговая марка Аktаkоm, Тайвань) дополнительно разработала и поставляет программное обеспечение для серии измерителей иммитанса АМ-3016, позволяющее управлять прибором через последовательный интерфейс (RS-232) и удалённо наблюдать за результатами измерений. Кроме того, в главном меню окна программы есть функция просмотра и сохранения результатов в формате Excel или Access [2].
Фирма, страна, модель
Основная погрешность измерения, %
Рабочая частота, Гц
Диапазоны измеряемых величин
Напряжение смещения, В
Масса, кг
Энергопотребление, В·А (Вт)
R, Ом
L, Гн
QuadTech, США, 7600 Plus Precision LCR Meter
TEGAM INC., США, 3550
Escort, Тайвань, AM-3026 1
AM-3028
Wayne Kerr, Великобритания, 65120B
1 Торговая марка Аktаkоm.
Важно отметить, что метод измерения параметров импеданса нашел широкое применение при исследованиях нанокомпозиционных материалов [10–12], поскольку изменения импеданса легко регистрируются, а его параметры являются весьма информативными. Например, электрохимический импеданс (сопротивление и емкость) может изменяться вследствие разрушения структуры, а электрический импеданс материала может быть измерен и отслежен по всей толщине, и в случае растрескивания или расслоения можно отследить его изменение.
На основе рассмотренного материала можно сделать вывод, что использование метода измерения импеданса в различных областях науки и техники по-прежнему остается актуальным. Особых изменений в технических характеристиках разрабатываемых приборов не появилось. Основное внимание уделяется расширению и улучшению пользовательских функций, а также обучению потенциальных потребителей с помощью методических и демонстрационных материалов.
Как выбрать RLC измеритель
На практике часто нужно определить тип или параметры резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности. Радиодетали несовершенны, как всё в нашем мире, зачастую из-за отсутствия или повреждения маркировки, износа или старения радиокомпонентов, определение номинала становится сложной задачей.
Чтобы определить сопротивление, емкость или индуктивность применяют измерители RLC, ESR. В статье разберем на примерах как провести замеры и подскажем, как выбрать оптимальное техническое решение для ваших прикладных задач.
| Время чтения: 20 минут |
 Автор статьи — Андрей Кириченко |
Что такое измеритель импеданса и тестер полупроводников
Так уж сложилось, что чаще всего радиолюбители пользуются тремя основными приборами — вольтметром, амперметром, омметром, но иногда возникают ситуации, когда для работы необходим более сложный, редкий прибор — измеритель RLC иммитанса или LCR-метр.
При этом конечно подобные измерительные устройства также бывают как профессиональные, так и «любительские», но для начала о том, что это вообще такое.
Как уже следует из названия, прибор позволяет измерять три основных величины:
- L — Индуктивность;
- C — Ёмкость;
- R — Сопротивление;
Конечно емкость и сопротивление могут замерять большинство современных мультиметров, но LCR-метры это делают обычно точнее, в большем диапазоне. Также RLC метры позволяют проводить дополнительные измерения, например добротности, коэффициента потерь, ESR (эквивалентного последовательного сопротивления, сокращенно ЭПС) и делать это на разных частотах.
Подобный функционал необходим там, где уже не хватает обычных мультиметров, например при диагностике неисправностей импульсных блоков питания, преобразователей напряжения, радиочастотных цепей.
Типовые примеры использования LCR-метра и транзистор тестера для проверки радиодеталей
Резисторы – самый распространенный вид радиокомпонентов
Проволочные резисторы отличающиеся по номинальной мощности
Если с распространенными номиналами проблем не возникает, то измерение низкоомных резисторов может добавить сложностей. Обычный мультиметр часто может измерить нормально сопротивление порядка 1-2 Ома и выше, если ниже, то начинает сильно влиять сопротивление проводов, щупов и низкое разрешение. Даже довольно точный UNI-T UT61E имеет дискретность измерения в таком режиме всего 10 мОм, при том что даже у недорого LCR-метра минимальная дискрета 0,1 мОм. высокой точности с возможностью подключения к ПК для снятия логов Соответственно если при помощи мультиметра можно относительно точно измерить резисторы с сопротивлением от 0,05-0,1 Ома, то при измерении 10 мОм он фактически ничего уже измерять не будет, для сравнения ниже измерение двух резисторов номиналом 1 и 2,2 мОм. Часто измерение малых сопротивлений необходимо при проверке, подборе или изготовлении токоизмерительных шунтов. Альтернативный вариант измерения по падению напряжения, но необходим регулируемый блок питания, амперметр, вольтметр. Возможность измерения малых сопротивлений также полезна для выявления таких проблем как неправильная маркировка, особенно низкоомных резисторов. Слева резистор промаркированный как 0,1 Ома, справа как 0,22 Ома, но реально у них почти одно и то же сопротивление. Такие ошибки могут стоить иногда очень дорого. ТранзисторыИзмерение малых сопротивлений поможет в оценке оригинальности полевых транзисторов. Сейчас на рынок все чаще поступают поддельные, перемаркированные транзисторы. Хотя простое измерение сопротивления в открытом состоянии не дает полной информации, оно позволяет быстро понять что перед вами. Для теста кроме измерителя надо иметь только батарейку на 9 вольт. Зачастую данные в даташитах приводятся к напряжению на затворе в 10 вольт, но в данном случае это не существенно. Кроме того корректно измерять сопротивление сток-исток под током, обычно он указан в документации, но это требует наличия как минимум лабораторного блока питания. Чтобы проверить транзистор: подключаем тестовые щупы к выводам сток и исток (обычно средний и правый), подаем 9 вольт на крайние выводы. Постоянно подавать напряжение не требуется, достаточно зарядить затворную емкость, но надо быть внимательным, не подключите случайно батарейку к щупам тестера. Можно даже сначала «зарядить» транзистор, а только потом подключить щупы. КонденсаторыКонденсаторы используются немного реже, но имеют свои особенности. Например в отличие от резисторов они гораздо больше подвержены старению, особенно если речь идет об электролитических конденсаторах установленных в импульсных блоках питания, преобразователях материнских плат, т.п. Особое значение имеет ESR конденсаторов. Когда конденсатор высыхает почти не теряя при этом емкость, у него значительно увеличивается внутреннее сопротивление. Обычным мультиметром такое не диагностируется, можно менять всё подряд, но это не всегда удобно, часто сложно или дорого. Кроме того часто RLC измерители позволяет проводить измерения без выпаивания компонента, хотя, конечно это зависит от схемы включения. Для примера сравнение двух конденсаторов, дешевого китайского и фирменного. Хоть точный, но обычный мультиметр считает их почти одинаковыми, показывая только небольшую разницу в емкости. Но если подключить конденсаторы к LCR-метру, то видно что отличие во внутреннем сопротивлении у них почти в 5 раз! Если планируете применять конденсаторы в импульсных блоках питания, то именно эта разница в сопротивлении скажется на нагреве, а соответственно и на сроке службы, характеристиках блока питания. Конденсаторы с большим внутренним сопротивлением не могут эффективно гасить выбросы. Дроссели и катушки индуктивностиДроссели, трансформаторы и вообще моточные узлы, в отличие от конденсаторов и резисторов проверяются еще сложнее, и редко какой мультиметр вообще способен измерять индуктивность. Измеритель иммитанса облегчает производство моточных узлов, а также поиск межвиткового КЗ. Путем сравнения с исправным компонентом или известным значением можно понять, что трансформатор или дроссель неисправен, так как у него сильно изменится индуктивность. Вообще для поиска короткозамкнутых витков существуют индикаторы, но измеритель иммитанса также определит эту проблему. Например слева исправный трансформатор, справа он же, но с одним накоротко замкнутым витком. Видно, что индуктивность обмотки стала существенно меньше, также виток повлиял и на результат измерения активного сопротивления обмотки. Как итог, несколько рекомендаций перед выбором RLC измерителя:Обзор особенностей, основных технических характеристик и возможностей измерителей LCR-параметровСравним несколько измерителей разной цены, оценим их преимущества, недостатки. Транзистор тестер Маркуса с AVR микроконтроллеромДля начала конечно знаменитый транзистор тестер Маркуса. Он существует в различных вариантах: в корпусе и без, со встроенным частотомером, с проверкой стабилитронов, самодельный или фабричный. Иногда его ошибочно называют ESR-метром – это не совсем корректно, так как изначально это именно тестер транзисторов, а замер ESR – только одна из его функций, которая была добавлена значительно позже. Кроме того, устройство имеет очень большое комьюнити на известном сайте vrtp.ru, где можно узнать как прошить транзистор тестер. |  Транзистор тестер TC1 |
 Транзистор тестер LCR-T4 |
Популярные транзистор тестеры EZM Electronics MK-168 и M8
Пожалуй, для новичка – это действительно выход: такой тестер умеет измерять очень много различных компонентов. Особенно удобно проверять транзисторы, например облегчить такую задачу как найти базу эмиттер коллектор транзистора. Он также вполне нормально проверяет конденсаторы с резисторами.
Но более важно то, что этот тестер умеет измерять емкость и индуктивность, причем проводить комплексное измерение. То есть, например, у дросселя показать не только индуктивность, а активное сопротивление обмотки, также у конденсаторов, не только емкость, но и внутреннее сопротивление.
Есть конечно недостатки, из-за простой схемотехники и двухпроводного подключения компонента ему сложно работать с малыми сопротивлениями.
LC метры
Следующим шагом идут устройства на шаг выше – LCR-метры. Они не умеют проверять параметры транзисторов, но индуктивность или малое сопротивление измерят лучше чем универсальный тестер. Типичный представитель — LC100-A компании Juntek.
В отличие от предыдущего прибора прошивка ESR тестера закрыта, потому возможность обновления отсутствует.
У таких измерителей, остался недостаток универсального прибора — двухпроводное подключение. Поэтому на результат измерений может сильно влиять качество контакта с компонентом и длина проводов. Калибровка ESR тестера, конечно решает проблему длины проводов, но лучше использовать провода минимальной длины и большого сечения.
LCR+ESR метры
Для более опытных есть прибор, который относят если не к профессиональным, то уж точно близким к ним — это XJW01. Кроме стандартных замеров, он позволяет проводить комплексные, а также измерять добротность, диэлектрические потери. Тестер имеет четырехпроводное подключение.
XJW01 позволяет проводить измерения на трех частотах: 100 Гц, 1 и 7.8кГц. Продается XJW01 в виде конструктора для сборки, или собранным устройством.
Тестер может работать как в автоматическом режиме выбора измеряемой величины, так и в ручном. Лучше использовать с ручным режимом, так как автоматика иногда неверно определяет тип компонента.
Наличие четырехпроводного подключения сразу ставит XJW01 на голову выше многих других любительских приборов: такое подключение позволяет разделить цепи генератора тока и измерительной части, за счет чего длина проводов и сопротивление контакта перестает влиять на результаты замеров.
Такой тип подключения применяется в профессиональных приборах: даже там где компонент подключается прямо в клеммы прибора, также используется специальная контактная группа, состоящая из четырех контактов.
Для подключения радиодеталей используются зажимы, пинцеты или выносные контактные группы, а так как они также используют разъемы BNC для подключения, то даже фирменные устройства совместимы с показанным выше XJW01.
Фактически все то же самое есть у фирменных, но относительно бюджетных LCR-метров от фирм UNI-T и Hantek. Они также имеют четырехпроводное подключение, измерение емкости, индуктивности и сопротивления включая ESR и комплексные измерения.
Особенно выделяется новая модель измерителя Hantek 1832C, с которой можно проводить измерения на семи вариантах частоты с верхним пределом в 40 кГц. Базовая погрешность до 0,3%, есть автоматический режим измерения, режимы комплексных измерений.
В этой серии есть старшая модель – Hantek 1833C, отличающаяся расширенным диапазоном частот, но имеющая большую цену.
Hantek 1832C имеет большой экран, на который выводится одновременно все результаты тестирования. Подключение тестируемого компонента двух и четырех проводное (трех и пяти с учетом защитного контакта).
Размах тестового сигнала составляет 0,6 вольта, из-за чего можно проводить замеры многих пассивных радиокомпонентов без выпаивания из платы.
Заявленные диапазоны измеряемых параметров:
При этом часто современные устройства могут измерять на частотах до 100 кГц (например Hantek 1833C), что позволяет тестировать компоненты на более высоком уровне. Особенно это помогает при отборе конденсаторов для работы в импульсных блоках питания, частота работы которых находится на сопоставимом значении.
Но нужно быть внимательным: у многих измерителей LCR часто декларируется диапазон частот до 100 кГц. Однако если внимательно прочитать инструкцию, то станет ясно, что в режиме измерения на такой частоте максимальная измеряемая емкость существенно ниже.
Сравнение и рейтинг измерителей импеданса: лучшие измерители RLC 2020 года — основные достоинства и недостатки
Чтобы выбрать оптимальный с точки зрения мастера по ремонту формат или тип прибора для измерения ESR проведем сравнение 3-х основных категорий:
| Лучшие LCR-метры профессионального уровня |  Цифровой измеритель LCR Hantek 1832C | Основные плюсы: точность измерения, частота до 40 кГц, прибор уже готов к использованию. Минусы: цена |
 Высокоточный RLC метр XJW01 | Основные плюсы: точность измерения, измерение индуктивности до 1000 Гн, цена. Минусы: только три тестовые частоты с максимальной в 7,8 кГц, упрощенная индикация, необходимость доработки для автономного питания. | |
| Лучший LCR-метр среднего класса |  Измеритель LC100-A с щупами для SMD | Основные плюсы: простая конструкция, компактность, большой диапазон измерения, низкая цена. Минусы: невысокая точность измерения, двухпроводная схема подключения компонента. |
| Лучшие бюджетные транзистор тестеры базового уровня |  Тестер компонентов LCR-T4 | Основные плюсы: очень высокая функциональность, кроме измерения LCR можно тестировать транзисторы, диоды, тиристоры и пр., возможность обновления прошивки, цена. Минусы: не очень высокая точность измерение малых сопротивлений и ESR, двухпроводное подключение компонента, измерение на низкой частоте, невозможность измерения без выпаивания компонента. |
 Многофункциональный тестер элементов GM328 ESR |
Из особенностей — измерение на частотах до 200 кГц, до 12 измерений в секунду, напряжение смещения внешнего конденсатора до 40 В.
Резюмируя все вышесказанное подчеркнем, что для начинающего радиолюбителя более чем достаточно обычного транзистор тестера, который перекроет 90% его задач. Опытным скорее всего потребуется измеритель посложнее, и здесь можно смотреть либо на готовые приборы от брендов среднего уровня, либо на конструкторы типа XJW01.
Тем, кто работает в организациях на которые распространяется сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений, будут нужны приборы, числящиеся в госреестре, к которым можно заказать метрологическую поверку. Это также отличие профессиональных приборов от любительских, хотя и качественных.