Резонансный метод измерения параметров цепей

Резонансный метод измерения параметров цепей основан на использовании резонансных свойств колебательных систем, в частности, контуров с сосредоточенными параметрами. Основным достоинством резонансного метода является возможность измерения параметров на рабочей частоте.

Относительно просто резонансным методом измеряются емкость и индуктивность. Для этого достаточно составить контур (рисунок 3.4.6 а, б) из образцовой индуктивности (или емкости) и измеряемой емкости (соответственно индуктивности).

Контур связывается с генератором, причем связь должна быть слабой. Настраивая контур в резонанс с частотой генератора (изменением частоты на рисунке 3.4.6,а или образцовой емкости С0 на рисунке 3.4.6,б), можно вычислить измеряемую емкость или индуктивность по формуле

или

          ,                                               

Рисунок 3.4.6

где fP и СОР – значения частоты и емкости при резонансе.

         Индикатор резонанса ИП обычно включается в дополнительный контур с тем, чтобы не уменьшать добротность контура LOCX (или LXCO), а, следовательно, и точность измерений.

         В описанном способе измерения LX и CX не учитывается емкость монтажа и собственная емкость катушки. Фактически в этом случае СОР = (С + СL)  будет являться емкостью всего контура, представляющей собой сумму емкостей конденсатора и собственной емкости катушки СL, а не емкостью конденсатора, и значение LX будет определено неточно. Для определения истинного значения индуктивности необходимо определить значение собственной емкости катушки СL. С этой целью необходимо проделать следующее.

         Настроить контур в резонанс на двух различных частотах:

Затем, решив полученную систему уравнений относительно СL, рассчитать ее значение.

         Для повышения точности измерения объединяют резонансный метод с методом замещения. Суть метода замещения состоит в следующем: сначала настраивают контур в резонанс с некоторой образцовой емкостью СО, затем замещают СО искомой емкостью СХ и вновь настраивают контур в резонанс.

         Для измерения малых емкостей методом замещения составляется схема, изображенная на рисунке 3.4.7, а.

         При отключенной СХ контур настраивается в резонанс измерением СО и в момент резонанса отсчитывается СО. Затем подключают СХ и изменением СО

Рисунок 3.4.7

вновь настраивают контур в резонанс. Отсчитывается СО¢¢. Тогда СХ = СО¢-СО¢¢, и паразитные емкости не влияют на результат измерения.

         Для измерения больших емкостей применяется последовательное включение исследуемого конденсатора с образцовым (рисунок 3.4.7, б). Если контур без измеряемого конденсатора настраивается в резонанс при значении емкости образцового конденсатора СО¢, а при включении измеряемого конденсатора емкость образцового конденсатора должна быть увеличена до СО¢¢, то значение емкости измеряемого конденсатора определяется из выражения СХ=СО¢×СО¢¢!(СО¢¢-СО¢). Аналогичные схемы могут применяться и при измерении индуктивности. При этом погрешность измерения возрастает из-за паразитной связи между измеряемой катушкой и катушкой контура.