LCR阻抗測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)初探
3 電感參量的校準(zhǔn)
校準(zhǔn)LCR阻抗測(cè)量?jī)x測(cè)量電感的范圍和準(zhǔn)確度方法同考核C、R一樣,但由于附加效應(yīng)的影響,使電感的精密測(cè)量比較困難,主要的原因是電磁場(chǎng)非線性因素,這是電感本身的材料引起的。一個(gè)通電線圈周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度可以確定,但其周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度是非線性的,尤其是磁性材料對(duì)不同的電壓幅度和不同頻率非線性響應(yīng)比較大,這些因素造成了電感測(cè)量的復(fù)雜性,選用的標(biāo)準(zhǔn)電感必須有頻響的測(cè)量數(shù)據(jù),LCR阻抗測(cè)量?jī)x應(yīng)給出被測(cè)電感的等值電路,現(xiàn)代的自動(dòng)電橋用雙T網(wǎng)絡(luò)原理,選用元件匹配,能滿足較寬的頻率范圍測(cè)量電感。
電感測(cè)量受頻率影響較大,因此在考核LCR阻抗測(cè)量?jī)x測(cè)量電感性能時(shí),要注意所選用的標(biāo)準(zhǔn)電感本身的諧振頻率,在這個(gè)頻率下電感測(cè)量準(zhǔn)確度最高。例如,一個(gè)高頻電感在100MHz下測(cè)量時(shí),為3uH,Q為100,而在lkHz下測(cè)量電阻為18mΩ,Ω為0.1,因此100MHz下測(cè)量時(shí)的電感變成lkHz下的感性電阻了。
沙利文的標(biāo)準(zhǔn)電感(100uH—lH)在IkHz下可作為0.01%的標(biāo)準(zhǔn)電感考核LCR阻抗測(cè)量?jī)x,而在10kHz下準(zhǔn)確度就有較大的變化。在考核LCR阻抗測(cè)量?jī)x測(cè)量小電感性能時(shí)要采用四端測(cè)量法,為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,電壓端和電流端之間的耦合要盡可能小。
電感器不能加金屬屏蔽,因?yàn)闀?huì)引起渦流,使得電感器測(cè)量值隨工作電流和頻率的變化而改變。但是測(cè)量電感器的連接線應(yīng)該帶屏蔽,連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度一般在80cm一100cm。無論電感器量值的大小,接至電感器的引線端都不能屏蔽,該引線端應(yīng)盡量短,其目的是為了減少分布電容的影響。還需要注意的是:
被測(cè)電感器的周圍不能有金屬、鐵磁物質(zhì)存在。電感器測(cè)量也必須做二次測(cè)量,扣除LCR阻抗測(cè)量?jī)x至被測(cè)電感器的引線電阻。先使測(cè)量端短路平衡,然后再做測(cè)量電感值的主測(cè)量,兩次測(cè)量值的增量即為被測(cè)電感器的實(shí)際值。
4 電容損耗因數(shù)的校準(zhǔn)
損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)器由電容和電阻組合而成,有串聯(lián)等效電路和并聯(lián)等效電路兩類。取值范圍為(10-1~10-5)的十進(jìn)步進(jìn)式多盤損耗箱或1、2、5、8跳躍步進(jìn)式損耗箱。電容量值為100pF~1uF的單值標(biāo)準(zhǔn)電容器。電容損耗因數(shù)的校準(zhǔn)一般校準(zhǔn)范圍為(10-4~1)。
5 頻率特性考核。
交流阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確度與頻率有關(guān),阻抗測(cè)量的靈敏度和頻率是成比例的。每一交流阻抗都具有專用頻率,在其專用頻率下阻抗測(cè)量的靈敏度最高。因此LCR阻抗測(cè)量?jī)x的頻率范圍應(yīng)較寬,才能滿足各種交流阻抗的測(cè)量,目前LCR阻抗測(cè)量?jī)x的頻率在10Hz一10MHz之間,如美國(guó)GR公司生產(chǎn)的1689(M),Quadtech公司的7600,HP和Agillent公司的4284??己薒CR阻抗測(cè)量?jī)x的頻率主要是通過數(shù)字頻率計(jì)直接測(cè)量LCR阻抗測(cè)量?jī)x的各個(gè)頻率,看其是否滿足其頻率指標(biāo),如考核GRl689數(shù)字電橋的頻率,在測(cè)試夾“-”端與地之間用頻率計(jì)監(jiān)測(cè),儀器編程可選擇測(cè)試頻率12Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHz等,頻率測(cè)量之偏差應(yīng)小于儀器對(duì)頻率的指標(biāo)要求。
6 測(cè)量電壓考核
交流阻抗測(cè)量需要特殊的電壓幅度,像鐵芯電感、半導(dǎo)體電容都是非線性元件,在測(cè)量時(shí)電壓不能太小,在整個(gè)測(cè)量過程中交流信號(hào)在測(cè)量引線中引起的噪聲會(huì)增加失真度,另外被測(cè)阻抗的非線性也會(huì)引起諧波畸變。增加電壓幅度可以克服上述現(xiàn)象。因此,要求LCR阻抗測(cè)量?jī)x測(cè)量電壓在一定幅度內(nèi)可調(diào)。測(cè)量電壓一般在5mV~1.25V,有利于交流阻抗的測(cè)量,而測(cè)量電壓與頻率有關(guān),因此考核測(cè)量電壓時(shí)必須注明測(cè)量時(shí)的頻率。具體方法是用直接測(cè)量法,LCR阻抗測(cè)量?jī)x不接被測(cè),在測(cè)試夾具“-”端與地之間用數(shù)字電壓表監(jiān)測(cè):儀器頻率可選12Hz,lkHz和100kHz三種情況下測(cè)量5mV~1.25V,電壓偏差應(yīng)滿足電橋測(cè)量電壓指標(biāo)要求;也可選擇在某一電壓下,以不
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