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文檔簡介
1、1,諧振法測量集中參數(shù)元件 諧振法又稱Q表法,是以LC諧振回路諧振特性為基礎而進行測量的方法。在高頻段,諧振法受雜散耦合等的影響較小,且比較符合電感、電容的實際工作情況,因此,諧振法高頻段測量結果比較可靠,是測量高頻元件的常用方法。,,,,1.Q表的組成及工作原理2 測量電感3 測量電容4 Q表實例及使用方法,2,1.Q表的組成及工作原理 諧振法構成的測量儀器稱為Q表,適合在高頻狀態(tài)下測量電容量、電感量、電容損耗因
2、數(shù)、諧振回路或電感品質的因數(shù)。它由測量回路、信號源、耦合回路及Q值電壓表等部分組成,圖1為Q表工作原理圖,設測量回路電流有效值、總電感、總電容為I、L、C。 Q表各組成部分的作用如下:,3,(1)信號源信號源為正弦信號源,其振蕩頻率范圍即為Q表工作頻率范圍。(2)耦合回路它將信號源輸出的信號饋入到測量回路,其耦合方式通常為電阻耦合方式,稱之為插入電阻,為減小信號源對測量回路的影響,要求耦合電阻R2要很?。ㄈ?.04Ω
3、)。高頻段、超高頻段Q表則分別選用電容、電感作為Q表耦合元件。,4,(3)Q值電壓表即Q值刻度的電壓表,用于指示Q值大小。當Q值電壓表指示電壓最大時,測量回路處于諧振狀態(tài)。,5,(4)測量回路即LC諧振回路,它由電感、電容及回路等效損耗電阻R組成。Q表就是根據(jù)該回路的諧振特性來測量的。如果測量回路處于諧振狀態(tài),則存在如下關系: I=Us/R=UL/XL=UC/XC
4、Q=XL/R=XC/R Q=UC/Us=UL/Us,,,,(6-9),6,可見,在Us一定時,電壓表可以刻度成為Q值指示器;改變Io值可以擴大品質因數(shù)的測量范圍,電流表則變成了Q值倍乘指示器。,7,2 測量電感 諧振法測量電感,除了依據(jù)式(6-9)直接測量(直接法)外,還包括串聯(lián)替代法和并聯(lián)替代法。 2.1 串聯(lián)替代法 串聯(lián)替代法適合測量小電感,如圖2所示,圖中信號源與測量回路之間采用的互感耦
5、合方式為松耦合,否則,信號源內阻將嚴重影響測量回路的諧振特性而產(chǎn)生諧振點誤判。其測量步驟如下:,8,直接法用直接法測試電感量的電路圖如下所示,選用已知標準電容Cs和被測電感Lx組成諧振回路,調節(jié)振蕩電路的輸出頻率,當電壓表的讀數(shù)達最大,即諧振回路達到串聯(lián)諧振狀態(tài)。這時振蕩電路輸出信號的頻率f 將等于測量回路的固有頻率fo,即,圖 諧振法的基本電路,,由此可求得電容Lx值,,用直接法測得的電感量是有誤差的,上式的電容值還包括線圈的
6、分布電容和引線電容,而標準可變電容的刻度中不包括這兩項電容值,使測試結果為正誤差,即測試值大于實際值。若要消除誤差,應采用替代法。,,,9,①將1、2端短接,調節(jié)Cs到較大電容C1位置,調節(jié)信號源頻率,使回路諧振,設諧振頻率為f0,此時滿足: (6-10) ②去掉1、2之間的短路線,將Lx接入回路,保持信號源頻率f0不變,調節(jié)
7、Cs至C2使回路重新諧振,此時滿足:(6-11) ③求解式(6-10)和式(6-11)組成的方程組,得:,,,,10,2.2 并聯(lián)替代法 并聯(lián)替代法適合測量大電感,始終將圖2中1、2兩端短接。其測量步驟如下: ①不接入Lx,調小可變電容Cs為C1,調節(jié)信號源頻率使回路諧振,設諧振頻率為f0,此時滿足: (6-12) ②將Lx接至3、4端,保持信號源頻率f0不變,調節(jié)Cs至C2使回路重新諧振,
8、此時滿足:(6-13) ③求解式(6-12)和式(6-13)組成的方程組,得:,,,,11,3 測量電容 諧振法測量電容,除直接法外,一般采用串聯(lián)替代法和并聯(lián)替代法。替代法可以有效地消除分布電容或引線電感所造成的影響。,,,,串聯(lián)替代法并聯(lián)替代法,12,直接法用直接法測試電容量的電路圖如下所示,選用一適當?shù)臉藴孰姼蠰,與被測電容Cx組成諧振電路,調節(jié)高頻振蕩電路的頻率,當電壓表的讀數(shù)達最大,即諧振回路達到
9、串聯(lián)諧振狀態(tài)。這時振蕩電路輸出信號的頻率f 將等于測量回路的固有頻率fo,即,圖 諧振法的基本電路,,由此可求得電容Cx值,,由直接法測得的電容量是有誤差的,因為它的測試結果中包括了線圈的分布電容和引線電容,為了消除這些誤差,宜改用替代法。,13,3.1 串聯(lián)替代法 串聯(lián)替代法適合測量大電容,如圖2所示。其測量步驟如下: ①將1、2端短接,調小可變電容Cs為C1,調節(jié)信號源頻率使測量回路諧振,設諧振頻率為f0。
10、②去掉短路線,將被測電容Cx接至1、2端,保持信號源頻率f0不變,調節(jié)Cs至C2使測量回路重新諧振。 ③上述兩步,測量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻率未變,因此,前后兩次測量回路的等效電容值是相等的,即,,14,3.2 并聯(lián)替代法并聯(lián)替代法適合測量小電容,如圖2所示,圖中1、2端始終短接或接入一標準電感,其測量步驟如下:1)不接入被測電容Cx,調大可變電容Cs為C1,調節(jié)信號源頻率使測量回路諧振,設諧振頻率為f0
11、。2)將被測電容接至3、4端,保持信號源頻率f0不變,調節(jié)Cs至C2使測量回路重新諧振。3)上述兩步,測量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻率未變,因此,前后兩次測量回路的等效電容值是相等的,即 C1=C2+Cx Cx=C1-C2,15,4 Q表實例及使用方法 圖6.2為QBG-3型Q表面板結構圖,它的使用方法如下:,16,4.1 測量準備測量前先對定位表和Q值表進行機械調零,然后
12、將定位粗調逆時針調到底,將“定位零位校直”和“Q值零位校直”置于中間,“微調(電容)”調到零,開機預熱10min。,17,4.2 電感線圈Q值的測量將被測線圈接到Lx接線柱上;調節(jié)頻率旋鈕及波段開關至測量所需的頻率點;選擇合適的Q值擋級;調節(jié)“定位零位校直”旋鈕使定位表指示為零,調節(jié)定位粗調及定位細調旋鈕使定位表指針指到“Q×1”處;調整主調電容度盤遠離諧振點,再調節(jié)“Q值零位校直”使Q值表指針指在零點上,最后調解主調電容
13、度盤和微調旋鈕使回路諧振(Q值表指示最大),則Q值表的示值即為被測線圈的Q值。,18,4.3 電感量的測量首先估計一下被測線圈的電感量,按照表2選出對應頻率,再調節(jié)波段開關及頻率旋鈕使信號源頻率達到所需頻率值;將“微調”置于零點,調節(jié)主調電容度盤使Q值表指示最大。此時,被測線圈的電感量等于主調電容度盤上讀出的電感值乘以L、f、倍率對照表中的倍率。,19,4.4 線圈分布電容的測量將主調電容度盤調至某一適當電容值上(一般為200pF)
14、,記為C1;再調節(jié)波段開關及頻率旋鈕使Q值表指示最大,即找到諧振點f1;重新調節(jié)波段開關、頻率旋鈕使信號源頻率為f1的兩倍,然后調節(jié)主調電容度盤使Q值表指示最大,記為C2。則分布電容量C0可由下式計算: C0=(C1-4C2)/34.5 電容量的測量被測電容量大小不同,其測量方法也不同。主要有以下兩種情況:(1)小于460pF電容的測量,20,可以采用并聯(lián)替代
15、法來測量。從Q表附件中選取一只電感量大于1mH的標準電感接至Lx接線柱,將“微調”調到零,主調電容度盤調至最大(500pF),記為C1;然后調節(jié)“定為零位校直”和“Q值零位校直”旋鈕使定位表及Q值表指示為零,再調節(jié)定位粗調及定位細調旋鈕使定位表指針指在“Q×1”處;最后調節(jié)頻率旋鈕及波段開關,使Q值表指示最大。將被測電容接至Cx接線柱,重調主調電容度盤使Q值表指示最大,此時度盤讀數(shù)為C2,則被測電容Cx等于:
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