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时间:2020-04-18
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1、谐振法测量集中参数元件谐振法又称Q表法,是以LC谐振回路谐振特性为基础而进行测量的方法。在高频段,谐振法受杂散耦合等的影响较小,且比较符合电感、电容的实际工作情况,因此,谐振法高频段测量结果比较可靠,是测量高频元件的常用方法。1.Q表的组成及工作原理2测量电感3测量电容4Q表实例及使用方法11.Q表的组成及工作原理谐振法构成的测量仪器称为Q表,适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分组成,图1为Q表工作原理图,设测量回路电流有效值、总电感、总电容为I、L、C。Q表各组成部
2、分的作用如下:信号源耦合回路Q值电压表LxR+-Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI2(1)信号源信号源为正弦信号源,其振荡频率范围即为Q表工作频率范围。(2)耦合回路它将信号源输出的信号馈入到测量回路,其耦合方式通常为电阻耦合方式,称之为插入电阻,为减小信号源对测量回路的影响,要求耦合电阻R2要很小(如0.04Ω)。高频段、超高频段Q表则分别选用电容、电感作为Q表耦合元件。信号源耦合回路Q值电压表LxR+-Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI3(3)Q值电压表即Q值刻度的电压表,用于指示Q值大小。
3、当Q值电压表指示电压最大时,测量回路处于谐振状态。信号源耦合回路Q值电压表LxR+-Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI4(4)测量回路即LC谐振回路,它由电感、电容及回路等效损耗电阻R组成。Q表就是根据该回路的谐振特性来测量的。如果测量回路处于谐振状态,则存在如下关系:I=Us/R=UL/XL=UC/XCQ=XL/R=XC/RQ=UC/Us=UL/Us信号源耦合回路Q值电压表LxR+-Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI(6-9)5可见,在Us一定时,电压表可以刻度成为Q值指示器;改变Io值可以扩
4、大品质因数的测量范围,电流表则变成了Q值倍乘指示器。62测量电感谐振法测量电感,除了依据式(6-9)直接测量(直接法)外,还包括串联替代法和并联替代法。2.1串联替代法串联替代法适合测量小电感,如图2所示,图中信号源与测量回路之间采用的互感耦合方式为松耦合,否则,信号源内阻将严重影响测量回路的谐振特性而产生谐振点误判。其测量步骤如下:Lx图2串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V7直接法用直接法测试电感量的电路图如下所示,选用已知标准电容Cs和被测电感Lx组成谐振回路,调节振荡电路的输出频率,当电压表的读数达最大,即谐振回路达到串联谐振状态。这
5、时振荡电路输出信号的频率f将等于测量回路的固有频率fo,即图谐振法的基本电路由此可求得电容Lx值用直接法测得的电感量是有误差的,上式的电容值还包括线圈的分布电容和引线电容,而标准可变电容的刻度中不包括这两项电容值,使测试结果为正误差,即测试值大于实际值。若要消除误差,应采用替代法。8①将1、2端短接,调节Cs到较大电容C1位置,调节信号源频率,使回路谐振,设谐振频率为f0,此时满足:(6-10)②去掉1、2之间的短路线,将Lx接入回路,保持信号源频率f0不变,调节Cs至C2使回路重新谐振,此时满足:(6-11)③求解式(6-10)和式(6-11)组成的方
6、程组,得:Lx图2串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V92.2并联替代法并联替代法适合测量大电感,始终将图2中1、2两端短接。其测量步骤如下:①不接入Lx,调小可变电容Cs为C1,调节信号源频率使回路谐振,设谐振频率为f0,此时满足:(6-12)②将Lx接至3、4端,保持信号源频率f0不变,调节Cs至C2使回路重新谐振,此时满足:(6-13)③求解式(6-12)和式(6-13)组成的方程组,得:LxM1234CsL信号源V103测量电容谐振法测量电容,除直接法外,一般采用串联替代法和并联替代法。替代法可以有效地消除分布电容或引线电感所造成的影
7、响。串联替代法并联替代法11直接法用直接法测试电容量的电路图如下所示,选用一适当的标准电感L,与被测电容Cx组成谐振电路,调节高频振荡电路的频率,当电压表的读数达最大,即谐振回路达到串联谐振状态。这时振荡电路输出信号的频率f将等于测量回路的固有频率fo,即图谐振法的基本电路由此可求得电容Cx值由直接法测得的电容量是有误差的,因为它的测试结果中包括了线圈的分布电容和引线电容,为了消除这些误差,宜改用替代法。123.1串联替代法串联替代法适合测量大电容,如图2所示。其测量步骤如下:①将1、2端短接,调小可变电容Cs为C1,调节信号源频率使测量回路谐振,设谐振
8、频率为f0。②去掉短路线,将被测电容Cx接至1、2端,保持信号源频率f0不变,调
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