Усовершенствование измерителя емкости и индуктивности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Простые измерители емкости и индуктивности, подобные описанным в [1, 2], имеют невысокую точность измерений. Чтобы понять ее причины, рассмотрим принцип измерений, который поясняет рис. 1.

При измерении емкости (рис. 1,а) конденсатор Сх от источника напряжения U получает заряд q = U·СХ и после переключения посредством переключателя S разрядный ток протекает через измерительный прибор. Измерение индуктивности (рис. 1,б) также основано на регистрации протекающего через измерительную цепь тока разрядки. Если принять переключение мгновенным, то заряд определяется здесь отношением магнитного потока в индуктивности, равного I·Lх, к суммарному сопротивлению цепи на постоянном токе Rи+RL, т. е. q = 1-Lх/(Rи+RL) Практически коммутация осуществляется периодически с частотой f с помощью электронных коммутаторов, а измерительный прибор регистрирует постоянную составляющую тока Iи= q -f.

Первая причина ошибок измерений в описанных устройствах связана с недостаточной чувствительностью микроамперметра, измеряющего ток Iи. Из-за этого частоту переключений f приходится выбирать высокой, и конденсатор Сх после его отключения от измерительной цепи еще сохраняет заметную часть начального заряда q, что несколько уменьшает реально измеряемый ток Iи. Это уменьшение зависит от емкости конденсатора: чем она меньше, тем полнее разрядка конденсатора. Поэтому шкала измерительного прибора должна быть нелинейной, а использование собственной линейной шкалы микроамперметра может привести к ошибке в несколько процентов.

В случае измерения индуктивности, кроме ошибки из-за высокой частоты переключений и связанной с этим нелинейности, дополнительная погрешность возникает для катушек с заметным сопротивлением обмотки RL. Если, например, калибровать прибор по эталонной индуктивности с собственным сопротивлением RL, много меньшим Rи, а затем измерить индуктивность катушки с сопротивлением RL, соизмеримым с Rи, то показания будут занижены в (Rи+RL)/Rи раз. Учитывать активное сопротивление иногда необходимо и при калибровке по эталонным дросселям, так как, например, дроссель ДМ-0,1 с индуктивностью 500 мкГн имеет RL= 10 Ом.

Для устранения отмеченных источников погрешности измерительная часть устройства из [2] была изменена (рис. 2). Благодаря применению ОУ DA1 чувствительность измерителя увеличена по току в 10 раз, во столько же раз снижена частота коммутации на соответствующих пределах. В результате нелинейность шкалы стала менее 1%.

(нажмите для увеличения)

Верхние пределы измерения емкости и индуктивности при частоте коммутации 1 МГц с микроамперметром М24 на 100 мкА составляют соответственно 10 пФ и 1 мкГн. Уменьшение емкости монтажа достигнуто за счет введения дополнительного третьего зажима для измеряемых катушек и конденсаторов и исключения переключателя L-С. Кроме того, коммутирующие диоды VD1-VD3 припаяны одним из выводов непосредственно к зажимам. В результате при свободных зажимах емкость монтажа, о которой можно судить по отклонению стрелки от нуля, составляет менее 1 пФ.

Частота коммутации на пределах 10 мкФ и 1 Гн - очень низкая и составляет 1 Гц. В этом случае инерция микроамперметра недостаточна для сглаживания колебаний стрелки, и поэтому емкость конденсатора С2 выбрана равной 4700 мкФ. При измерении на этой частоте время установления стрелки увеличивается до десятков секунд. На остальных пределах с более высокой частотой переключения достаточно емкости около 470 мкФ, и тогда время измерений составляет секунды. На переключателе пределов измерений целесообразно добавить контактную группу, включающую полную емкость С2 только на этом последнем пределе.

и= R1+ R2. При значительном сопротивлении обмотки величину введенной (правой) части R1 следует уменьшить так, чтобы суммарная величина Rи= RL+ R1 + R2 сохранилась неизменной. Если имеется прецизионный резистор, он может быть снабжен проградуированной шкалой. В конструкции использован обычный резистор СП2-3б, и поэтому добавлены гнезда XS4, XS5, чтобы измерять выводимую часть R1 омметром, используемым для измерения сопротивления обмотки.

Для переключения проверяемых элементов к источнику питания применен комплементарный эмиттерный повторитель на транзисторах VT1, VT2, на базы которых через параллельно соединенные элементы R5, С5 подаются импульсы напряжения, имеющие форму меандра. Необходимая частота переключения задается генератором на кварцевом резонаторе и последовательностью десятичных счетчиков-делителей, выполненных на микросхемах серии К176 или К561. Эта часть схемы ничем не отличалась от приведенной в [2] и поэтому здесь опущена.

Чтобы колебания напряжения питания не вносили дополнительную погрешность в измерения, напряжение +9 В на эту часть схемы и на коммутатор подано от стабилизатора. Питание ОУ DA1 допускается от источника питания с нестабилизированными напряжениями ±12 В; для устранения помех со стороны формирователя импульсов в цепи питания добавлены конденсаторы C3, С4, помещенные вблизи этой микросхемы.

Налаживание измерителя сводится к установке нуля измерительного прибора с помощью резистора R4 на одном из наибольших пределов ("1 мкФ" или "0,1 мкФ"), калибровке по эталонному конденсатору с подстройкой резистором R3, а затем по эталонной индуктивности с подстройкой R2 (при этом движком резистора R1 устанавливают его сопротивление между XS4 и XS5, равное сопротивлению обмотки катушки). Подстроечные резисторы R2, R3 желательно иметь многооборотными (СП5-2, СП5-22 и т. п.).

Литература

1. Степанов А. Простой LC-метр. - Радио, 1982, № 3, с. 47, 48.
2. Терентьев Е. Измеритель емкости и индуктивности. - Радио, 1995, №4, с. 37.

Автор: В.Иванов, г.Ростов-на-Дону

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Низкопрофильные ускорители GeForce GTX 1650 23.08.2019 Компания ASUS анонсировала два новых графических ускорителя серии GeForce GTX 1650 - решения GTX1650-O4G-LP-BRK и GTX1650-4G-LP-BRK. Видеокарты базируются на архитектуре NVIDIA Turing. Ключевые характеристики решений GeForce GTX 1650 - это 896 ядер CUDA и 4 Гбайт памяти GDDR5 со 128-битной шиной (эффективная частота - 8000 МГц). Базовая частота ядра чипа равна 1485 МГц, форсированная частота - 1665 МГц. Обе новинки ASUS получили низкопрофильное исполнение: высота составляет всего 41 мм. Это позволяет использовать ускорители в компактных компьютерах, например, в домашних мультимедийных центрах. Карты способны функционировать в режимах Gaming Mode и OC Mode. У модели GTX1650-4G-LP-BRK базовая и форсированная частоты ядра в первом случае соответствуют эталонным значениям, во втором - возрастают до 1515 МГц и 1695 МГц. Модификация GTX1650-O4G-LP-BRK в режиме Gaming Mode работает на частотах 1485/1710 МГц, в режиме OC Mode - на частотах 1515/1740 МГц. Ускорители оснащены двухслотовым кулером с двумя вентиляторами. Последние защищены от пыли по стандарту IP5X, что обеспечивает повышенную надежность. Для вывода изображения предусмотрено по одному интерфейсу DVI-D, HDMI 2.0b и DisplayPort 1.4. Габариты карт - 182 х 69 х 41 мм.

Другие интересные новости:

▪ Выращена пшеница, терпимая к соленой почве

▪ Разъемы низковольтного питания L1NK от Molex

▪ Новый мировой рекорд скорости среди автомобилей

▪ Найдены гены устойчивого к засухе риса

▪ Карты памяти Transcend объемом 512 ГБ и скоростью 510 МБ/с

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Большая энциклопедия для детей и взрослых. Подборка статей

▪ статья А счастье было так возможно. Крылатое выражение

▪ статья Когда возникло фортепьяно? Подробный ответ

▪ статья Квалификация несчастных случаев на производстве

▪ статья Подключение электрокаменки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Запланированное подснятие. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026