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:

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Дождевой электрогенератор 08.11.2025

Группа разработчиков Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики представила дождевой электрогенератор, который превращает дождевые капли в источник электричества, используя саму воду как структурный и электрический элемент. В отличие от традиционных капельных генераторов, где электричество создается на твердых диэлектрических пленках с металлическими электродами, новое устройство плавает непосредственно на поверхности воды. Вода одновременно выполняет роль опоры и проводника, что позволило снизить вес системы на 80%, а стоимость уменьшить почти наполовину, сохранив при этом мощность до 250 вольт на каждую каплю. "Мы позволили воде одновременно выполнять структурную и электрическую функции, создав легкую, доступную и масштабируемую систему", - объяснил профессор Ванлин Гуо, ведущий автор исследования. Такая концепция открывает путь к созданию гидровольтаических систем, которые могут работать в водоемах без использования суши, дополняя солнечные и ветровые технологии. П ...>>

Климат влияет на длительность беременности 07.11.2025

Беременность традиционно воспринимается как естественный биологический процесс с предсказуемыми сроками, однако современные исследования все чаще доказывают, что на ее продолжительность влияют факторы, выходящие далеко за пределы медицины. Среди них особое место занимают климат и окружающая среда - именно эту взаимосвязь впервые подробно изучили ученые из Университета Кертина в Австралии. Их работа раскрывает, что экстремальные погодные условия способны не только вызывать преждевременные роды, но и, напротив, удлинять срок беременности. Команда исследователей проанализировала данные почти 400 тысяч новорожденных, появившихся на свет в Западной Австралии. Результаты оказались неожиданными: климатические колебания заметно влияли на организм будущих матерей, особенно у тех, кто рожал после 41-й недели беременности. По словам доктора Сильвестра Додзи Ньядана из Школы народного здоровья Университета Кертина, проблема перенашивания долгое время оставалась в тени, хотя ее последствия могут ...>>

Случайная новость из Архива Перспективные графеновые фотоматрицы 23.06.2013 Использование новых графеновых сенсоров сделает фото- и видеокамеры в 1000 раз более чувствительными к свету. Каждый человек вряд ли может быть довольным чувствительностью датчика своей собственной камеры когда дело касается съемки в условиях недостаточной освещенности. Но в недалеком будущем это может в корне измениться благодаря работе группы ученых из Сингапура, которые разрабатывают новую технологию производства светочувствительных датчиков для камер, основой которых является графен, материал, представляющий собой кристаллическую структуру из атомов углерода, толщиной всего в один атом. Использование нового датчика, предположительно, сделает будущие камеры в 1000 раз более чувствительными к свету, а количество используемой датчиком энергии снизится при этом минимум в 10 раз. Повышенная чувствительность датчика позволит получать высококачественные фотоснимки в условиях слабой освещенности. При этом, по крайней мере именно так утверждают исследователи, новые графеновые датчики будут иметь стоимость в пять раз ниже, чем стоимость существующих CCD-датчиков, что означает, в свою очередь, что цены на камеры существенно понизятся в будущем. Графеновые датчики имеют высокую светочувствительность благодаря тому, что они более эффективно улавливают в свою ловушку фотоны света, а высокая электрическая проводимость графена позволяет снять с датчика и обработать сигналы намного более низкого уровня, нежели позволяют это сделать обычные полупроводниковые датчики. Новые графеновые датчики могут использоваться не только в бытовых фото- и видеокамерах. Эти датчики имеют высокую чувствительность не только в диапазоне видимого света, но и в инфракрасном также. Поэтому такие датчики можно будет весьма эффективно применять в камерах, контролирующих движение на дорогах, инфракрасных камерах для приборов ночного видения и в камерах спутников, делающих высококачественные снимки земной поверхности. Согласно заявлению профессора Ван Киджи (Wang Qijie) из Технологического университета Нанянга (Nanyang Technological University), графеновые датчики для камер разрабатываются таким образом, что их изготовление будет возможно с помощью существующих технологических производственных методов. Это означает, что новые датчики, на основе наноструктур из графена, легко и без технологических затруднений заменят CCD-датчики современных камер. Пока еще рано для того, чтобы можно было точно сказать, когда именно графеновые датчики появятся в потребительских камерах. Быстрее всего, в первую очередь такие датчики найдут применение в более дорогостоящим промышленных камерах, камерах систем наблюдения и т.п. Помимо этого, графеновые технологии уверенно прокладывают себе путь и в другие области, что в недалеком будущем сделает использование графена господствующей тенденцией.

Другие интересные новости:

▪ LM26LV - низковольтный датчик температуры / температурный ключ

▪ Самозаряжающийся аккумулятор

▪ Телевизор становится камерой видеонаблюдения

▪ Высокоскоростные усилители типов LT1991 и LT1995

▪ Шум улучшает работу датчиков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Стабилизаторы напряжения. Подборка статей

▪ статья Дачный строительный кран. Советы домашнему мастеру

▪ статья Где появилась первая настоящая карта? Подробный ответ

▪ статья Товаровед. Должностная инструкция

▪ статья Выключатель вентилятора с таймером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Заземление и защитные меры электробезопасности. Общие требования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025