Приборы для измерения емкости, индуктивности и добротности

Наиболее распространенным прибором для измерения добротности является Q-метр.

Рис. 2

Основной частью устройства является резонансный контур, состоящий из сменной катушки L и градуированного по емкости конденсатора С1. Связь измерительного контура с широкодиапазонным ВЧ генератором Г осуществляется через малое сопротивление R0, которое обеспечивает слабую связь генератора и измерительного контура. Это сопротивление согласуется с нагрузкой Г с помощью согласующего трансформатора (ТР). Ток через R0 (i) измеряется термоэлектрическим амперметром (А), который не зависит от частоты. В действительности А измеряет сумму токов через R0 и измерительный контур, но т.к. R0 много меньше активного сопротивления контура, то им пренебрегают. Шкалу А можно проградуировать по напряжению -е- в том случае, если R0 остается постоянным в широком диапазоне частот. Это условие выполняется благодаря применению сопротивления с очень малой индуктивностью. Добротность контура выражается:

, где

Q_K - выражена через параметры последовательной и параллельной схем;

r_K - эквивалентное сопротивление,

g_K-проводимость контура.

При резонансе напряжений U₁ (на конденсаторе С1) будет: . Напряжение U₁ на С1 измеряется ЭВ. Если e=1, то, проградуировав шкалу в этих единицах шкалу вольтметра, то его показания будут равны добротности контура (Q_K). Предел измерения Q_K расширяется ступенчатым изменением е.

Измерение индуктивности и добротности катушек. Испытуемая L_Х включается вместо L. Установив необходимую частоту Г, настраивают контур в резонанс изменением емкости С1. Отсчет по вольтметру равен добротности контура:

, где

и - соответственно эквивалентные сопротивления потерь в L_Х­ и С1. >> , следовательно можно считать, что:

, тогда Q_L можно отсчитывать по шкале вольтметра.

, пределы измерения можно расширять, изменяя частоту Г. Шкала С1 имеет градуировку индуктивности, но при определенных частотах.

Измерение емкости и добротности конденсаторов.

Перед измерением по А устанавливается напряжение е, принятое за 1. Регулируя емкость контура – С1, добиваются резонанса контура при некоторой С1 и отсчитывают величину добротности по ЭВ: . Затем к зажимам 1-1 подключают емкость С_Х, имеющую активную проводимость g_x, и снова настраивают контур в резонанс, и по шкале ЭВ отсчитывают новое значение добротности Q₂. Емкости контура при 1-м и 2-м резонансах равны С1=С2+С_Х; или С_Х =C1-C2. При включении С_Х активная проводимость контура увеличивается на g_Х: , , , тогда добротность конденсатора:

Лекция 12

Частотомеры. Резонансный частотомер. Гетеродинный частотомер. Конденсаторный частотомер.

Частотомеры. Резонансный частотомер. Гетеродинный частотомер.

В зависимости от вида измеряемого элемента (резонансный контур и LC генератор) резонансные методы делят на контурные и генераторные.

Рис. 1

В резонансных частотомерах для измерения частоты применяется резонансный контур. Резонансный контур состоит из L₀= const и переменного С и индуктивно связывается с испытуемым источником с частотой fx. Изменяя С, контур настраивают в резонанс по индикатору резонанса. Отсчет частоты производится по шкале конденсатора С проградуированного по частоте, а пределы измерения можно изменять с помощью набора сменных катушек индуктивности. Связь между испытуемым генератором с fx и контуром резонансного частотомера должна быть слабой, иначе может измениться частота испытуемого генератора fx из-за нагрузки генератора частотомером. В качестве индикатора резонанса используется ЭВ, измеряющий напряжение на контуре генератора. Острота настройки тем выше, чем больше добротность контура, а значит, сопротивление Rвх ЭВ должно быть высоким.