2.2 Визначення величини ємності у конденсаторах

При роботі в електричних полях змінного струму у діелектриках виникають втрати потужності. Здебільшого вони йдуть на розігрів діелектрика й прилеглих до нього частин електроустаткування. Величину цих втрат Р_вт можна підрахувати за досить простим виразом (якщо електричне поле в діелектрику буде рівномірним):

Р_вт= U²ωCtgδ

Де U — напруга, що створює електричне поле в діелектрику;

ω — кругова частота напруги;

С — ємність ділянки діелектрика, до якої з обох боків прикладено напругу, що створює в ньому рівномірне електричне поле;

tg δ — тангенс кута діелектричних втрат.

Якщо з визначенням величин напруги, частоти і ємності все ясно, то спосіб визначення величини tg 5 досі ще був невідомий. Виявляється, що цю величину можна визначати поряд із величиною ємності вимірювальними мостами.

Рис. 9. Визначення ємності

При вимірюваннях за першою схемою та при повній рівновазі мосту (коли r₁ = r₂): tg δ = ωC₃r₃.

При вимірюваннях за другою схемою і при аналогічній умові:

tg δ = 1/ωC₃r₃.

При вимірюваннях за обома схемами величина вимірюваної ємності С_х = С₃, якщо величина tg δ не занадто велика.

2.3 Вимірювання індуктивності та добротності

При виготовленні зв'язної KB апаратури нерідко виникає необхідність зміряти добротність і індуктивність котушок (звичайно в межах від одиниць до декількох десятків мікрогенрі). Якщо приймач або трансивер мають S-метр, то нескладна приставка дозволить використовувати їх для визначення індуктивності. А якщо S-метр достатньо точно відкалібрований, то, користуючись його показами, можна оцінити і добротність котушки.

Приставка складається з генератора з кварцевою стабілізацією частоти і вимірювального ланцюга. Частота генерації, природно, вибрана в межах одного з любительських діапазонів. В даному випадку був застосований кварцевий резонатор на частоту 3579 КГц (від блоків кольоровості телевізорів системи NTSC).

Рис. 10. Схема простого Q-метра

У загальному випадку точне значення частоти неістотно - вона впливає лише на перелічувальний коефіцієнт у формулі для розрахунку індуктивності. Для вказаної вище частоти ця формула має вигляд:

L = 1974/С

де L – індуктивність досліджуваної котушки (мкГн), С – місткість вимірювального контура (нФ).

Нижній на схемі конденсатор розділений на два включених послідовно (С5 і С6). Малий по величині сигнал знімається з конденсатора С6. Велика місткість цього конденсатора практично виключає його вплив на параметри вимірювального контура. Цей конденсатор повинен бути високої якості, зокрема, мати низький ТКЕ.

Сигнал з генератора поступає на послідовний коливальний контур, утворений котушкою індуктивності, параметри якої треба зміряти, і конденсаторами С7 – С10. Щоб розширити межі вимірювання, перемикачем S1 можна приєднати другу секцію змінного конденсатора, а перемикачем S2 – конденсатор з місткістю, близькою до максимальної для однієї секції КПЕ. Така комбінація дозволяє одержати перекриття по місткості від мінімальної (для однієї секції змінного конденсатора), до потрійного максимального значення місткості цієї секції.

Конденсатори С9 і С10 утворюють дільник, що ослабляє вихідний сигнал до рівня, який є приємлимий для приймача (добротності Q і тангенса кута фазового зсуву tgRLС-метр призначений для автоматичного визначення параметрів імпедансу (ємності С, індуктивності L, активного опору R, взаємної індуктивності М, тангенса кута втрат tg_C й Q_L)) по кожній із двоелементних схем заміщення, а також процентних відхилень із поданням результатів вимірів у цифровому виді.

Рис. 11. Зовнішній вигляд RLС-метра

RLС-метр може бути використаний для виконання метрологічних робіт, при контролі електро- і радіотехнічних виробів, у наукових дослідженнях, при вимірах неелектричних величин з використанням вимірювальних перетворювачів будь-якого типу.

Вимірник забезпечує:

– автоматичний вибір характеру реактивності об'єкта вимірів за критерієм "переважаючий параметр";

– урахування початкових параметрів;

– усереднення результатів вимірів; усунення впливу мережних перешкод (на окремих частотах);

– вимір з регулюванням значення напруги змінного струму, що подається на об'єкт виміру;

– два режими вимірів: разовий (для виміру невідомих величин); стежучий (для безперервного виміру величин, що змінюються в часі);

– чотирипарне підключення об'єкта виміру.

За допомогою моста параметри реальної котушки L_х і R_х вимірюють методом порівняння зі зразковою котушкою з відомими параметрами L_N і R_N.

Рис. 12. Міст

Врівноважують такий міст зміною опору резистора R, який можна увімкнути послідовно зі зразковою або із досліджуваною котушкою. У зрівноваженому мості параметри L_х і R_х досліджуваної котушки визначаються за параметрами зразкової котушки L_N і R_N згідно з залежностями:

;

.

Крім зразкової котушки, часто використовують також зразковий конденсатор, ємність якого зручніше змінювати ступенями, ніж індуктивність котушок. Врівноважують міст зміною опору R_n і ємності С_N. Параметри досліджуваної котушки визначаються за формулами:

L_x=C_NR₁R₂

.

Рис. 13. Схема з використанням зразкового конденсатора