Методы измерений, приборы.

Измерение величин емкости и индуктивности.

 

Измерение величины индуктивности L.

 

Методы измерения: прямые и косвенные.

Мостовой метод.

Для измерения индуктивности используют мост, в противоположные плечи которого включены реактивные элементы. На практике индуктивность 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.

Последнее включение используется при большой добротности контура с катушкой индуктивности. Второе - параллельное включение - малая добротность.

В лабораторных опытах применяют мосты уравновешенные, а на практике – неуравновешенные. Например, прибор Е7-14.

Неуравновешенный мост предусматривает при измерениях ряд шагов последовательности:

1) При невысокой чувствительности (ручка установлена в среднее положение) нахождение нуля.

2) Увеличиваем чувствительность, получаем разбаланс, добиваемся нулевого положения стрелки и так до тех пор, пока чувствительность не максимальна, т.е. для измерения необходимо время.

Уравновешенный мост требует лишь выбора предела измерения. Традиционно, если показание индикатора мигает, считывание не производить (вне диапазона).

Мостовые методы для измерения индуктивности могут иметь как стрелочный индикатор, так и цифровое табло. В последнем случае ток в диагонали преобразуется аналого-цифровым преобразователем.

 

Измерение величины емкости C.

 

На практике используют разнообразные методы для измерения емкости:

1. Мостовой метод;

2. Заряда, разряда конденсатора;

3. Резонансный метод;

4. Метод авометра.

Косвенные методы возможны с учетом явления резонанса.

 

1. Мостовой метод: применяются мосты уравновешенные, неуравновешенные. Методика аналогична индуктивности.

 

2. Метод заряда конденсатора.

 

 

Метод основан на заряде конденсатора прямоугольными импульсами тока. Постоянная заряда определяется и величиной емкости в цепи и напряжение на конденсаторе становится функцией длительности импульса, амплитуды. Кривая заряда быстро меняется на начальном участке и медленно на среднем и конечном. Начальный участок кривой можно считать за прямую. Поэтому амплитуда импульса может быть исключена из зависимости U_C = f(C, t_U), (t_U = const).

Недостаток метода: малые емкости конденсаторов требуют большой частоты импульсов. Большие емкости конденсаторов измеряются с большей погрешностью.

 

3. Резонансный метод.

Прибор называется Q – метр.

 

 

Конденсаторы подключаются параллельно, увеличивая собственную емкость. На ручке изменения частоты генератора имеются деления (отсчет прямой).

Обязательно в схеме наличие начальной (нулевой) индуктивности. Переключение диапазонов требует включения различных катушек. Для измерения индуктивности элементы чаще всего включают последовательно.

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.