CN86102187A

CN86102187A - 高频电感电容测量仪

Info

Publication number: CN86102187A
Application number: CN86102187.8A
Authority: CN
Inventors: 徐宝龙; 潘光亮; 杨先海
Original assignee: HUBEI METROLOGY AND MEASUREMENT INST
Current assignee: HUBEI METROLOGY AND MEASUREMENT INST
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1987-10-21
Also published as: CN1012758B

Abstract

本发明公开了一种高频电感电容的新型测量装置，它由振荡器、测频电路和计算机组成。其特征在于将被测的电感或电容接入振荡器的谐振回路，通过对振荡器频率的测定得出被测电感或电容的值。测电感的精度优于0.5％±50mμH，范围10^-3mH—10²mH，测电容的精度优于0.2％。范围1PF—10000PF。测量值直接数显，操作简便，广泛适用于地震、邮电、广播电视、电子、计量等行业中。

Description

本发明涉及一种高频电感电容的测量仪器，属于电变量测量技术领域。

目前，我国测量高频电感、电容的仪器仅有“LCCG-1高频电感电容测量仪”，采用振荡差拍原理，测量时听差拍声，看电表指针指示，读取刻度值来确定被测电感或电容的值。该仪器是于1949年在苏联研制成功的，1955年引进我国。时至今日已明显感到测量范围小，测量精度低（精度1.5%），因采用电子管、体积大，笨重，测量麻烦。

为了扩大对电感的测量范围，提高测试精度，苏联专利说明书SU661418中建议，用待测电感组成一个振荡偶极子，然后测量标准高频振荡器产生的高频信号在偶极子上的谐振电压，从而推算出待测电感的电感值。

本发明的任务是提供一种新的测试原理和装置，扩大对电容的测量范围，提高对电感同时也对电容的测试精度和使操作简便。

本发明的任务是以如下方式完成的：被测元件-电感L或电容C接入仪器内振荡器谐振回路后，被测量的L或C同仪器的相应部分组成振荡谐振回路。该振荡器产生的f经放大整形后，形成规则的方波讯号被测频电路测出。根据振荡谐振理论：

导出本测量所用计算公式

L被测＝ 1/(f²) K₁-K₂（1′）

C被测= 1/(f²) K₁₁-K₁₂（2′）

其中

K₁= 1/(4π²C内)

K₂＝L内

K₁₁= 1/(4π²C内)

K¹ ₁₂＝C内

K值的确定方法是用标准电感L标和标准电容C标接入振荡器，测出其对应频率，然后用以下方程组解出：

在公式（1′），（2′）中各K值已知的条件下，运用公式（1′）、（2′）即可通过对含有被测电感或电容的高频振荡器振荡频率的测定。计算出被测电感或电容的值。该值的误差从公式（1′）、（2′）可以看出是f值和K值的误差所至。其来源主要有振荡器频率波动误差，测频器测频误差，L标、C标误差和忽略晶体管输入、输出电容频率特性造成的误差四个方面。在实施中采取适当措施后，可以使通过公式（1′）、（2′）计算出的值。达到电感精度优于0.5%±50mμH、范围10^-3mH-10²mH，电容精度优于0.2%、范围1PF-10⁴PF。

为使测量操作简便，振荡频率一经测出即送往计算机，由计算机完成公式（1′）、（2′）的计算，计算结果经数显接口电路送至显示面板显示。

本发明测量原理先进，测量范围大（电感10^-3mH-10²mH，电容1PF-10⁴PF），测量精度高（电感优于0.5%±50mμH，电容0.2%），操作简便，体积小，重量轻，可以广泛用于地震，邮电，广播电视，电子、计算等行业中，作为测量电感和电容用。

附图一是HLCP型高频电感电容精密测量仪原理方框图

附图二是测试头振荡器电路结构图

附图三是测试头电路图 HLCP-1

附图四是晶振分频与测频控制结构图 HLCP-2

附图五是测频计数器和计算机输入接口A电路图 HLCH-3

附图六是量程选择键电路图 HLCH-10

以下将结合附图对发明作进一步的详细描述。

参见附图二，仪器的振荡器是并联型电容三点式振荡器，测量电感时，如图a结构，测量电容时，如图b结构。当被测量的元件-电感或电容接入电路后，按下相应的量程键，则被测量的元件同C₁、C₂、C₃和L内组成振荡谐振回路。

L被测＝ 1/(f²) · 1/(4π²C内) －L内

C被测＝ 1/(f²) · 1/(4π²L内) －C内

其中 1/(C内) ＝ 1/(C₁＋C_oe) + 1/(C²+C_ie) + 1/(C³)

晶体管输入和输出电容C_ie和C_oe是频率的函数，随着振荡频率而变化，为了有利于提高被测量元件的测量精度，在保证振荡可靠的情况下，尽可能让C₁，C₂远远大于C₃，C₃远远大于C_ie，C_oe。由于C₁、C₂＞＞C₃＞＞C_ie，C_oe，则可将C_ie和C_oe忽略不计，

让 1/(C内) ＝ 1/(C₁) ＋ 1/(C₂) ＋ 1/(C₃)

参见附图三，T₁是振荡器晶体管，T₂-T₈组成放大整形电路。场效应管T₂组成一个射极跟随器，具有高的输入阻抗和低的输出阻抗，对前级的振荡器影响很小，同时加大了输出负载能力。T₂发射极输出，加到T₃的基极，由它们形成一个共发射极放大器，此放大器的负载为T₄，T₄接成其基极线路。该电路特点是既具有高的放大能力，又具有较好的频率特性。振荡信号经过T₂-T₆放大后将大于6V_pp，经放大了的讯号（50mH，100mH二档振荡信号先经过T₇-T₈组成的整形电路）送入到HLCP-2、HLCP-3组成的测频电路。

参见附图四，Y_9A，Y_9B，Y_9C，Y_9D和Y_7B组成测频器的主门电路，该电路的特点是按动测量键后被测方波信号才能通过Y_9D，否则只能通过Y_9A，当被测脉冲正在通过而未完全通过Y_7B时闸门信号消失，被测脉冲仍能完整通过。这对提高本仪器测量精度大有好处。晶振和Y₁-Y₁₃组成了晶振分频电路，成为本仪器的时钟T讯号发生器。10mS、0.1S和1S讯号根据测量的需要提供给测频电路的Y_8A，作为闸门时间，0.1S讯号还送到HLCP-8作为计算机时钟脉冲用。按动测量键后，Y_10A得到测频信号，测试头的被测频率信号即从Y_7B通过并送往计数器计数，稍后信号V_sc即启动计算机开始工作。参见附图五，计数器由5个C187组成，其余部分为计算机数据输入接口A。

参见附图一，本仪器计算机由运算器（HLCP-4），存贮器（HLCP-9），控制器（HLCP-8），和输入接口A、B。输出接口（HLCP-5）以及数据总线组成。由按动测量键而产生的信号V_sc启动控制器，则控制器发出指令，从HLCP-3取出测频数据送往HLCP-4完成 1/(f²) 的计算;再由控制器发出指令从HLCP-9取出与量程相应的K₁（或K₁₁）送往HLCP-4完成 1/(f²) K₁（或K₁₁）的计算;之后再在控制器作用下由HLCP-9取出与量程相应的K₂（或K₁₂）送往HCCP-4完成 1/(f²) K₁-K₂（或 1/(f²) K₁₁-K₁₂）计算;运算结果送往HLCP-5数显，即为被测电感或电容值。不关机，不重新按动测量键，显示值将保持稳定不变。

Claims

1、一种高频电感电容测量仪，它由振荡器测频电路和计算机组成，其特征在于产生被测高频信号的振荡器谐振回路中含有被测元件-电感或电容。

2、根据权利要求1所述的仪器，其特征在于所用振荡器为并联型电容三点式振荡器。

3、根据权利要求2所述的仪器，其特征在于在保证振荡器振荡可靠的情况下，C₁，C₂应尽量大大于C₃。

4、根据权利要求1所述的仪器，其特征在于有一个将谐振信号放大后整形成规则方波信号的放大整形电路。

5、根据权利要求4所述的仪器，其特征在于测频电路具有：

a、提供测频闸门时间、稳定度在1×10^-6量级的晶振分频器;

b、在被测脉冲正在通过而闸门信号消失时，被测脉冲仍能完整通过的闸门电路。

6、根据权利要求5所述的仪器，其特征在于测频电路测出的数据直接送往专门设计的计算机，其运算器存贮器和接口电路在控制下完成公式〔1′〕，〔2′〕的计算，其值在显示装置显示或打印。