CN2035094U

CN2035094U - 一种利用电容表测量电感值的装置

Info

Publication number: CN2035094U
Application number: CN 88203348
Authority: CN
Inventors: 于志平; 赵晶
Original assignee: WUHAN GEOLOGICAL COLLEGE
Current assignee: WUHAN GEOLOGICAL COLLEGE
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1988-02-09
Publication date: 1989-03-29

Abstract

一种利用电容表测量电感值的装置，其特征是在被测电感元件与电容表之间附加一个电感-电容转换器，可将被测电感值等效转换为一个相应的电容值，然后由电容表读出并换算出被测电感值，具有电路简单可靠，测量精度高等优点。使用本技术可以生产具有测量电感、电容功能的电感-电容表，尤其可以将电感-电容转换器做成独立装置，与目前广泛使用的袖珍数字电容表配套，使其开发出具有测量电感值的新功能。

Description

本实用新型属于测量电感值的电工仪表。

现有技术中，测量电感值的方式及其产品种类很多，但其基本测量方案主要是采用电感－－电压变换方式、电感振荡变换方式、电流－－电压或电压－－电流变换方式、交流阻抗电桥方式、自动平衡电桥方式，以及谐振回路方式等。如美国专利US3855554、US4045728、US4258315，苏联专利SU470767、SU478266、SU737865，英国专利GB1367900、GB1416137等。最近日本推出DM6040D及DL－6243型袖珍式数字电容电感表，其测量电感也是采用自动平衡电桥方式，测量范围电容分为六档，从几十皮法拉（ρF）至200微法拉（μF），电感分为五档，从几十微亨（μH）至20亨利（H），此外，若电感自身的直流电阻较大时，会引起较大的测量误差。

上述产品大致可分为普通测量仪表和数字式测量仪表两大类。一般来说，普通测量仪表精度较低，使用不方便；数字测量仪表精度较高，但内部电路复杂，成本较高。

设计一种既能保证测量精度和较宽的测量范围，操作方便，又能降低成本的电感测量仪表是本实用新型的目的。

本实用新型提出一种利用电容表测量电感值的新装置，即在电容表与被测电感元件之间附加一个简单的电感－－电容转换器，该转换器将被测电感线性地转换为某一相应的电容值后，再由电容表读出被测电感值，其原理框图如附图1所示。

附图1为一种利用电容表测量电感值的装置的原理框图。1为电感－－电容转换器，该转换器由数只运算放大器A和数只阻抗元件Z连成；2为被测电感元件；3为电容表。M－－N为电感——电容转换器1与被测电感元件2之间的接线端口，P－－Q为电感－－电容转换器1与电容表3之间的接线端口。当被测电感元件2的两端接在电感－－电容转换器1的端口M——N端之后，由于转换器的阻抗转换作用，其另一端P－－Q端可等效为一个相应的电容值C_X，电容表的两个测量端测出这个对应的等效电容值C_X，即可换算出被测电感元件的电感值L_X，即L_X＝KC_X。被测电感值的测量精度决定于电容表的精度，以及电感－－电容转换器的转换精度和线性，其测量范围与电容表本身的测量范围相关。

显而易见，这种测量电感值的技术方案十分简单，对电容表不需作任何改动，对其测量电容值的功能和特性不产生任何影响。

本实用新型的实施关键是要具有一个较高精度的电感－－电容转换器装置。附图2、3是本实用新型的两个实施例。

附图2为一种利用电容表测量电感值的装置实施例1的原理框图，如附图2所示，电感－电容转换器1中的运算放大器A的反相输入端与被测电感元件2相连的M端之间接有阻抗元件Z₁，同时，还与A的输出端之间接有阻抗元件Z₂；A的同相输入端与电容表3相连的P端相连，并与A的输出端之间接有阻抗元件Z₃；电容表3相连的P和Q端之间接有阻抗元件Z₄；被测电感元件2相连的N端与电容表3相连的Q端之间直接相连。

附图3为一种利用电容表测量电感值的装置实施例2的原理框图，如附图3所示，运算放大器A的反相输入端除与A的输出端之间接有阻抗元件Z₂外，还与电容表3相连的P端之间接有阻抗元件Z₄；A的同相输入端除与电容表3相连的P端之间接有阻抗元件Z₃外，还与被测电感元件2相连的N端直接相连，并同时与电容表3相连的Q端相连；A的输出端与被测电感元件2相连的M端之间接有阻抗元件Z₁。

本实用新型的实施要点是需要精确地调配各阻抗元件值，其目的在于：

（1）尽量减小最终测得的电感值的测量误差，亦即确保电感－－电容转换器的转换精度和线性。

（2）使电感——电容转换器的两对端口之间的转换系数K为10的整数次幂，在这种情况下，被测电感值L_X的单位（国际制单位，下同）与等效电容值C_X的单位一一对应。例如，可使1皮法拉（ρF）的电容对应于1微亨（μH）的电感，1纳法拉（nF）的电容对应于1毫亨（mH）的电感，1微法拉（μF）的电容对应于1亨利（H）的电感。这样，从电容表各档量程测得等效电容C_X的值后，使可根据对应单位直接读出被测电感元件的电感值L_X，不需另外换算，即，若电容表测得等效电容值为8.2nF，则被测电感元件的电感值为8.2mH，以此类推。

还要提及的是，利用本实用新型测量的电感值是一个理想的纯电感值，它与被测电感元件自身的直流电阻无关。也就是说，被测电感元件自身直流电阻大小对测量的电感值毫无影响。这一特点是十分有益的，因为在现有测量电感值的技术中一般较难做到这一点，即被测电感元件自身的直流电阻会影响测量精度。因此，本实用新型除了能够保证足够的测量精度之外，还可以利用电感品质因素计算公式Q＝2πfL／R，在另外测出电感元件的直流电阻R之后，根据工作频率f间接求出电感元件的Q值。

发明人曾选用日本产DM6013型袖珍数字电容表实施本实用新型，该电容表8档测量电容值范围为从几ρF到2000μF，故相应测量电感值的范围可以从几μH到2000H，上限及下限测量范围均比日本产DM6040D型袖珍数字电容电感表宽一个数量级（改变电感－－电容转换器的转换系数，还可以进一步扩展上限和下限的测量范围），而且精度相当，即在2H范围内，电感值的测量误差不超过2－3％，2H以上时，误差不超过3－5％，但其电路简单，生产、维修方便，成本可实现大幅度下降。利用本实用新型技术不仅可以生产新型的电感－－电容测量仪表，尤其是可以将本实用新型的电感——电容转换器做成独立装置，与目前已为用户广泛拥有的袖珍数字电容表配套，使其开发出具有测量电感值的新功能。

Claims

1、一种利用电容表测量电感值的装置，其特征是在被测电感元件2与电容表3之间连接一个具有两对端口的电感--电容转换器1，电感--电容转换器1与被测电感元件2之间的连接端口为M-N，与电容表3之间的连接端口为P-Q，电感-电容转换器1由一只运算放大器A和四只阻抗元件Z(Z₁、Z₂、Z₃、Z₄)连成。

2、如权利要求1所述的一种利用电容表测量电感值的装置，其特征是运算放大器A的反相输入端与被测电感元件2相连的M端之间接有阻抗元件Z₁，同时，还与A的输出端之间接有阻抗元件Z₂；A的同相输入端与电容表3相连的P端相连，并与A的输出端之间接有阻抗元件Z₃；电容表3相连的P和Q端之间接有阻抗元件Z₄；被测电感元件2相连的N端与电容表3相连的Q端之间直接相连。

3、如权利要求1所述的一种利用电容表测量电感值的装置，其特征是运算放大器A的反相输入端除与输出端之间接有阻抗元件Z₂外，还与电容表3相连的P端之间接有阻抗元件Z₄；A的同相输入端除与电容表3相连的P端之间接有阻抗元件Z₃外，还与被测电感元件2相连的N端直接相连，并同时与电容表3相连的Q端相连；A的输出端与被测电感元件2相连的M端之间接有阻抗元件Z₁。

4、如权利要求1至3所述的一种利用电容表测量电感值的装置，其特征是M－N与P－Q两对端口之间的转换系数K为10的整数次幂。