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1、33第卷第期电子测量与仪器学报012∃1了!∀#∃%&!∋(&()∗,#!∃刀),,3+(%,∀#(+(∃−%∃./.∃,了#∀+(∃∗,45667一种高精度电感测量方法89安东杨薇薇,:华中理工大学武汉;∗;/,,,&)因此利用该原理,加上合适的方法「摘要<由于振荡器可产生较高的振荡频率可获得较高精度的电感值。本文对此进行了讨论,提出了相对测量原理以及非线性转化为线性的算法。这种测量方法也可8。=泛地运用于非电量的测量领域关键词>电感振荡器相对测量线性化、一目日舀,,,以感性元件为传感器利用电感量的变化获得被测的物理
2、量在工业上经常用到例如电感测微仪等。,,>电感量的测量通常采用&)谐振方式此种方法的测量精度依赖以下几个条件3信号源频率的准确度及稳定度?≅3电容器容量的准确度及稳定度?3谐振指示器的指示灵敏度?;3其它。:引线及寄生参数/因素的影响因,,。此特别在小电感测量时将带来较大的麻烦,不、,本文提出的测量方法需要外部信号发生器谐振指示器也不必考虑电容器容量的,因,。时间及温度的稳定性此具有较高的测量精度并在测量中不需调整零点及刻度二、测量原理,,电感是储能元件因此可利用它与电容器组成&)振荡回路:不同于&)谐振回路/根,。,因,据振荡频
3、率的变化进而推算出电感量的大小由于振荡频率可以作得较高此可获得较高的分辨度。,,Ε振荡法测量的基本保证是要求振荡的频率相对稳定我们采用)1ΑΒΧΔ振荡器因为它,。有较宽的频率范围且相对稳定;。??>。本文于66Φ年月收到阂安东高工杨薇薇副教授第期一种高精度电感测量方法其基本频率为:Α/≅二丫厄之万Γ、33、,、,,Η一ΓΓΓ一,一一,=,=一==,一Ι。假定)不’变’令了’=ϑ一气二为待’”定’系’数则Ι一应‘为常’卜数‘有’‘2ϑ沪子共“一”≅二一一“”=一一一==一丫万一一了下Ι一2了刃:≅/,,。因此根据振荡频率2值可得
4、到相应的电感&值:本文不讨论Κ值的测量/三、存在的问题,,上面叙述了利用&)振荡原理根据频率来计算电感量简单地说是可行的但有两个问题必须考虑。问题>。相对稳定性&)、、,由于组成的振荡器中电容)会受到外界环境如温度引线电源等影响会产生微,,,,,,弱的变化特别在电感较小时频率较高频率的稳定性会较差因此时间长了2会随时间发生缓慢漂移。这种场合下,利用公式根据2计算电感值会产生一定的误差。问题≅>。计算误差,,、式:Α/是&)振荡的基本公式实际电路中会存在寄生参数的影响如分布电容杂散电、。,,感引线等因此实际的振荡频率2值已不能简单地
5、用:Α/式来表示即下不可能会是一个常数。,,由于上述两个问题存在使用简单的&)振荡电路一般说来只能粗略测量电感值而达不到精确测量的目的。四、改进的措施,,,针对上面提出的问题为了解决频率相对稳定性可采用相对测量的方式来解决见图。>Μ。,,相对测量方式是指将被测电感&串联在基准电感&上开关Λ不断闭合与断开当,,,Λ闭合时其振荡频率为式:/当Λ断开时振荡频率为介一∗丈:/炭>由相对关系及式:/看出3二,,二二,。?如果被测电感&不存在回路不起振则2=!或2一2:当Λ闭合时/3、,,,二≅&。只要被测电感存在不管振荡频率是否缓慢漂
6、移在相对时间内2和2会同时,二。?漂移其关系总是存在2Ν23在被测电感较小时,频率较高,可得到高分辨度的测量值。由:/式得电子测量与仪器学报第卷ΟΓ3Γ∗九。Μϑ截0Αϑ十石=了一8Π2Μ,2≅Θ8义=户一一/.,。Ρ&一:;/8ΜΘ3,,>&。Φ7。Υ例取ΡΣΦ拜Τ得2一;66;≅6Τ图相对测量方式接入Α一Μ为一计量值为3≅拜Τ的小电感,测二一Υ,、得2;6ΦΣ≅ΦΤ则计算出&的实际值为,。≅;Φ拌Τ分辨度高出许多此方法的前提是。Ι为常数如,,果这个条件成立问题就好办了但Θ、Λ,际上下值会随&不同会有微小的变化,,以在
7、被测电感变化较大时其实际值不符3。。3&·:;/式的简单表达关系现将实验测试数据列Λ’>表如下>标称值采用上海无线电仪器厂一,&Λ.型电感组所标称的电感值计量值是用5Τ.&.5,5+7!#)&ς4Δ4Ω对其计量图≅改进后的电路的,仪器说明书精度为3≅ΦΞ。Τ以上,/。士电感组中没有≅ς的故未列表,,,,由此看出Ι值随电感量的增加而增大呈一定的规律性但修正Ι是很困难的难以用一准确的数学式表达。,。下的微小变化是由问题≅所造成的解决的办法是使用另一种算法首先将图的电路≅。≅&。,改进为图图是将保证可靠起振的最小电感作为基准电感通
8、过多路开关从小到大,一。。。,二。依次接通各计量过的参考电感&一.Λ为短路开关被测电感接至Λ,。,,,。,、,>。,Α,。,、,,在测量时循回分别接通ΛΛ⋯ΛΛ可得到一系列2值22⋯22因此可在一个周期内将频率值与对应的各计量的电感值
