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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Влияние страха и боли на контроль своего тела 16.04.2025 Недавнее исследование, проведенное в Университете Хиросимы, раскрывает, как эмоциональные состояния, такие как страх и боль, а также прошлый опыт, могут ослабить способность человека ощущать контроль над своим телом. В ходе эксперимента использовалась виртуальная реальность, чтобы выяснить, как различные внешние стимулы могут повлиять на восприятие своего тела. В исследовании участникам предлагали наблюдать за своим виртуальным телом с помощью гарнитуры виртуальной реальности. Они видели, как виртуальное тело подвергается физическому воздействию, например, как его гладят по спине, что создавалось иллюзию владения этим телом. Этот метод активно использует внешние стимулы - визуальную и тактильную информацию, чтобы воздействовать на восприятие тела и усилить ощущение "своего" тела в виртуальном пространстве. Однако исследователи пошли дальше и проверили, как воздействие эмоциональных состояний, таких как боль и страх, влияет на восприятие виртуального тела. Когда участникам показывали нож, вонзающийся в спину их виртуального тела, им приходилось воспринимать виртуальное тело как свое собственное в контексте болезненного переживания. Страх, вызванный этим стимулом, измеряли с помощью проводимости кожи, а результаты показали, что реакция страха была сильнее у тех, кто наиболее идентифицировал себя с виртуальным телом. Важно, что степень этой реакции зависела от того, как сильно участники ощущали связь с виртуальной репрезентацией себя. Еще более интересным было то, что факторы сверху вниз - такие как ожидания, основанные на предыдущем опыте, - также оказывали влияние на ощущение владения телом. Например, когда участники были проинформированы о болезненных ощущениях, таких как боль в животе, иллюзия владения виртуальным телом становилась слабее. Это означало, что восприятие тела не только зависит от физического воздействия, но и от того, что люди ожидают или что они пережили в прошлом. Данные исследования могут объяснить, почему некоторые люди испытывают трудности с ощущением связи со своим телом, особенно в случаях деперсонализации. У тех участников, которые склонны к деперсонализации, иллюзия владения виртуальным телом ослабевала сильнее, что подтверждает, что эмоциональные и психологические состояния могут влиять на восприятие тела. Исследователи предполагают, что такой эффект может быть обусловлен тем, как восприятие тела меняется под влиянием внешних факторов и эмоциональных переживаний. Например, когда человек испытывает физическую боль или страх, это может ослабить его способность воспринимать тело как свое собственное. Также важно отметить, что негативный опыт может затруднять установление связи между виртуальным телом и реальным телом, что является ключом для появления иллюзии владения. Результаты этого эксперимента подчеркивают важность не только физических, но и эмоциональных факторов в восприятии и ощущении контроля над собственным телом. Это открытие может оказать влияние на понимание различных психосоматических расстройств, таких как деперсонализация, и дать новые идеи для разработки методов лечения этих состояний.

Другие интересные новости:

▪ Мозг главнее мышц

▪ Ноутбков с предустановленной ОС будут выпускать меньше

▪ Надувной ветряк

▪ Компактный универсальный адаптер для ноутбуков

▪ Умный рюкзак для слабовидящих

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство видео. Подборка статей

▪ статья Обидно, досадно. Крылатое выражение

▪ статья Почему Белый Дом так называется? Подробный ответ

▪ статья Катамаран-ветроход. Личный транспорт

▪ статья Система частотного кодирования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания с автоматическим зарядным устройством на компараторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026