Измерение ёмкости, сопротивления и индуктивности.

Цель: Произвести измерение сопротивления, индуктивности и ёмкости используя мостовые измерители LCR.

 

1. Оборудование:

1.1 Измеритель LCR Е7 – 13

1.2 Набор радиоэлементов

1.3 Кабели соединительные

 

2. Теоретические сведения:

Измерение параметров на переменном токе. Основными методами из­мерения параметров R, L, С на переменном токе являются мостовые и резонансные. Мостовые методы измерения являются более точными, но могут использоваться только в ограниченной полосе частот. Существует несколько разновидностей мостовых схем: четырехплечие, шестиплечие (двойные), уравновешенные, неуравновешенные и процентные. Управ­ление этими мостами может быть как ручным, так и автоматическим. Наибольшее распространение получили схемы четырехплечих уравно­вешенных мостов. Обобщенная структурная схема такого моста показа­на на рисунке 1 а.

Сопротивления четерехплечего моста в общем случае носят ком­плексный характер:

 

(1.1)

 

Условия равновесия такого моста будут определяться двумя уравне­ниями:

 

	(1.2)
	(1.3)

 

Для выполнения этих условий необходимо наличие в плечах моста двух элементов с регулируемыми параметров. Этими параметрами наи­более удобно сделать активные сопротивления. В качестве элемента, обеспечивающего необходимый фазовый сдвиг, используется эталонный конденсатор емкостью С₀ с малыми потерями.

Упрощенная структурная схема четырехплечего уравновешенного мос­та для измерений активных сопротивлений представлена на рисунке 1, б. Магнитоэлектрический, электронный или цифровой нуль-индикатор (НИ) включается в диагональ моста, ток в которой в момент измерения должен быть установлен равным нулю. Согласно условию (1.1)

 

 

Рисунок 1- Схема мостов переменного тока

Для достижения равновесия моста достаточно иметь один регулируе­мый параметр (резистор R4), как показано на рисунке 1,б. Пределы изме­ряемых сопротивлений для подобных мостов составляют от 10^-2 до 10⁷ Ом. Погрешности измерения — от сотых долей процента до нескольких процентов в зависимости от диапазона измерения. Наименьшие погреш­ности лежат в диапазоне от 100 Ом до 100 кОм. При малых измеряемых сопротивлениях вклад в погрешность измерения вносят сопротивления соединительных проводов, при больших - сопротивления утечки.

Представленная на рисунке 1,б схема может быть создана в цифровом варианте. Для этого регулируемый резистор изготавливается в виде на­бора ряда сопротивлений, выполненных в соответствии с двоично-десятичным кодом. Сопротивления поочередно включаются в плечо из­мерительного моста до тех пор, пока схема не уравновесится. Положение ключей характеризует собой код измеряемой величины, поступающий затем в цифровое отсчётное устройство.

Измерение индуктивности, добротности, емкости и тангенса угла по­терь. Наиболее распространенные схемы мостов на переменном токе для измерения индуктивности и добротности катушек представлены на рисунке 2. В них используются источники гармонического тока с ампли­тудой напряжения U и угловой частотой ω. Эти четырехплечие мосты соответствуют наилучшей сходимости (уравновешивания). Эквивалент­ные схемы замещения для катушек индуктивности с потерями могут быть последовательными или параллельными в зависимости от потерь отображенных активным сопротивлением. Поскольку изготовление высокодобротных образцовых катушек вы­зывает определенные трудности, часто в качестве образцовой меры в мостах переменного тока применяется конденсатор (рисунок 2, б).

 

Рисунок 2 - Схемы мостов для измерения индуктивностей и их добротностей с образцовыми элементами: а – катушкой; б – конденсатором.

 

Для измерения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов с малыми потерями применяют мостовую схему, представленную на рисунке 3, а (последовательное соединение элементов Сх и Rx), а с большими потерями — на рисунке 3, б (параллельное соединение элементов Сх и Rx).

 

Рисунок 3 - Схемы для измерения ёмкости и угла потерь конденсаторов:

а – с малыми потерями; б – с большими потерями.

 

Поскольку условия уравновешивания моста зависят от частоты, мос­товые схемы измерения предназначены для работы на одной из опреде­ленных частот, например: 50, 100, 1000, 10 000, 100 000 Гц.

Уравновешивание схем достигается поочередным регулированием переменных образцовых сопротивлений или емкостей. Эта процедура называется шагами, а количество шагов определяет сходимость моста. Мост с хорошей сходимостью имеет не более пяти шагов. Уравновешен­ные мосты переменного тока обеспечивают погрешность измерения от 0,5 до 5%.

 

3. Порядок выполнения работы:

3.1 Изучить краткие теоретические сведения.

3.2 Подготовить измеритель Е7 – 13 к работе: Включить тумблер «сеть» блока питания при этом должно загореться цифровое табло. Прогреть прибор в течение 10 – 15 минут. Установить переключатель «род работы» и пределы измерения в положение «Δ». Закоротить гнёзда «1» и «2» и компенсировать входные параметры путём вращения ручки потенциометра «К» до появления на цифровом табло показаний «0,000». Разомкнуть гнёзда и установить путём вращения ручки потенциометра «┴» калибровочное число «10,00».

3.3 Произвести исследование резисторов из выданного набора элементов: Расшифровать маркировку элементов (номинальное сопротивление и допуск). Измерить значение сопротивления с помощью измерителя Е7 – 13. Сравнить измеренное значение с маркировкой элемента и дать заключение о его пригодности к использованию. Результаты исследования занести в таблицу 1.

3.4 Произвести исследование конденсаторов из выданного набора элементов: Расшифровать маркировку элементов (номинальную емкость и допуск). Измерить значение ёмкости с помощью измерителя Е7 – 13. Сравнить измеренное значение с маркировкой элемента и дать заключение, о его пригодности к использованию. Результаты исследования занести в таблицу 1.

3.5 Произвести исследование катушек индуктивности из выданного набора элементов: Расшифровать маркировку элементов (номинальную индуктивность и допуск). Измерить значение индуктивности с помощью измерителя Е7 – 13. Сравнить измеренное значение с маркировкой элемента и дать заключение, о его пригодности к использованию. Результаты исследования занести в таблицу 1.

 

Таблица 1 - Результаты исследования радиоэлементов.

Исследуемые элементы	Номинальное значение параметров (маркировка)	Допуск (%)	Измеренное значение параметров	Заключение о исправности элемента
Резисторы
Конденсаторы
Катушки индуктивности

 

4.Содержание отчёта:

4.1 Тема

4.2 Цель работы

4.3 Используемое оборудование

4.4 Таблица результатов

4.5 Выводы о проделанной работе

5. Контрольные вопросы:

5.1 Что такое радиоизмерение и электроизмерение, в чём отличие?

5.2 Что такое погрешность измерения и какие погрешности бывают?

5.3 Какие методы измерения сопротивления, ёмкости и индуктивности существуют?

5.4 В чём заключается мостовой метод измерения параметров радиоэлементов и цепей с сосредоточенными постоянными?

 

Лабораторная работа № 12

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: