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

f_рез

Использование контура, его резонансных свойств позволяет измерять величину реактивных элементов. Такие приборы называют Q-метры. Поскольку кроме L-C они измеряют добротность контура.

L_x

L₀

f_ген C₀ V

Суть прибора: первоначально без L_x, C_x параметрыконтура 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 U_0.

t₂ > t₁; C₂ > C₁

U

U_o 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.