Измерение индуктивности
Для измерения индуктивности используют мост, в противоположные плечи которого включены реактивные элементы
R1 L R2
C
R2 R4
На практике «L» измеряется мостом, в противоположное плечо которого включен конденсатор. Его величину можно изменять. Условие равновесия моста прежнее. Поэтому произведение сопротивлений противоположных плеч уравновешиваются произведением R2R3. Они активные, следовательно, это наиболее удобный метод. Мост получится простой. Недостаток: сказываются потери и собственные емкости и индуктивности элементов.
Имеются мосты, в которых конденсатор включен параллельно с резистором R4.
R
C
Последнее включение используется при большой добротности контура с катушкой индуктивности. Второе — параллельное включение —малая добротность.
Мостовые методы для измерения индуктивности могут иметь как стрелочный индикатор, так и цифровое табло. В последнем случае ток в диагонали преобразуется аналого-цифровым преобразователем.
2. Резонансные методы.
Z
f
fрез
Использование контура, его резонансных свойств позволяет измерять величину реактивных элементов. Такие приборы называют Q-метры. Поскольку кроме L-C они измеряют добротность контура.
Lx
L0
fген
C0
V
Суть прибора: первоначально без Lx, Cx параметры контура подобраны в резонанс. После подключения элемента, контур расстраивается, а изменением частоты индуктора его вновь настраивают в резонанс. Шкала проградуирована в единицах L, C. Основной недостаток Q-метра: собственные паразитные параметры не учитываются. Погрешность с измерением L и C резонансным методом приблизительно 2 %. Основной недостаток прибора: они стационарные.
Поскольку реактивности при коммутации вызывают изменение тока (напряжения), причем это изменение не мгновенное, а через интервал времени. Величина интервала зависит от L, C. Поэтому при измерении реактивностей используют такую зависимость и посредством времени интервала Т определяют величину С (реже L). Наиболее часто временной интервал применяют для измерения величины емкости. Скорость нарастания напряжения на конденсаторе за фиксированный интервал t0-t1 зависит от С
С1< C2 < C3
U
U1
C1
U2
C2
U3
C3
t0 t1 t
Можно использовать обратный подход, когда напряжение на измерительном конденсаторе достигает эталонного значения. В момент t1 на конденсаторе С1 напряжение сравнивается с порогом. Интервал t0:t1. В момент t2C2 зарядится до U0.
t2 > t1; C2 > C1
U
Uo
C1
C2
t0 t1 t2
Этот подход измерения временного интервала используют в цифровых измерителях С.
Основной недостаток — заряд конденсатора нелинейный, то есть U возрастает не линейно, поэтому при большом U0 большая погрешность. При снижении U0 интервал t уменьшается, что также проводит к погрешности.
Вывод: необходимо оптимальное сочетание t и U0. Индуктивность по такому методу обычно не измеряют, так как ее зависимость более сложная.
Измерение дискретных параметров построено на преобразовании величины параметра в значении тока U, и временном интервале. Наиболее общим методом является метод (А) и (V), используемый для всех трех величин. Мостовые методы измерения считаются наиболее точными при лабораторных испытаниях. Резонанс частоты в колебательных контурах используется для измерения L, С. И постоянностью времени заряда/разряда часто привлекают для измерения емкости конденсатора.
Все рассмотренные методы питались сигналом, с частотой ориентировочно до МГц. На высоких частотах начинает сказываться влияние собственных реактивностей у элементов. Любой элемент имеет комплексное сопротивление. Поэтому при работе Δ4 и СВ4 сигналами используют методы, уменьшенное влияние собственных реактивностей на измеряемый параметр. Например, обязательно применяют заземляющие пластины (экраны), экранные кольца, уменьшение /// емкость элементов.