Методы измерения параметров катушек индуктивности. Сравнительные характеристики.

разрешением 0,00001 мкГн Добротность 0,01-99999 Базовая погрешность От 0,05% в основном диапазоне Скорость измерения До 30 изм./с в быстром режиме До 20 изм./с в быстром режиме Запуск измерений Автоматический, ручной, внешний Автоматический, ручной, внешний Схема измерения Параллельная/последовательная (ручной выбор) Измерители предназначены для проведения измерений, индуктивности, добротности, комплексного сопротивления. Базовая погрешность измерений составляет ±0,05%.
Измерители обладают функциями программирования режимов, ручного или автоматического выбора диапазона измерений. Это позволяет выполнять измерения широкой номенклатуры пассивных компонентов электрических схем.
АКТУАЛЬНЫЕ типы средств измерений параметров катушек индуктивности
Для измерения параметров катушек индуктивности используют приборы, которые называются измерители RLC, хотя это название не отражает реального функционального назначения этих средств измерения. Кроме измерения R, L и C, в зависимости от типа, эти приборы позволяют измерять такие параметры как:
добротность цепи или электронного компонента;
тангенс угла потерь;
комплексное сопротивление на различных частотах;
активное сопротивление постоянному току.
Основными характеристикам измерителей импеданса, кроме диапазона и погрешности измерения R, L являются:
частотный диапазон тестового сигнала, чем шире частотный диапазон, тем шире пределы измерения L в приборе. Для измерения малых индуктивностей необходима как можно более высокая частота тестового сигнала.
пределы изменения уровня тестового сигнала и возможность его стабилизации при изменении сопротивления измеряемой цепи;
возможность связи прибора с персональным компьютером для документирования результатов измерения или программной обработки результатов измерения (например, построение графиков зависимости индуктивности от температуры в реальном масштабе времени и т.п.)
возможность программирования прибора для сортировки и отбраковки компонентов на производстве; возможность подключения механического манипулятора.
Принцип измерения всех измерителей основан на анализе прохождения тестового сигнала с заданной частотой через цепь, обладающую комплексным сопротивлением и последующим сравнением с опорным напряжением.
Современные измерители имеют функцию автоматического выбора пределов измерения.
Автоматический выбор пределов измерения - если измерения параметров компонентов производятся в широком диапазоне или значение измеряемой величины неизвестно, возникает необходимость правильного выбора предела измерения. В измерителях с ручным выбором предела измерения это приводит к увеличению времени измерения из-за необходимости выбора правильного предела. Но индикация результата измерения еще не означает, что выбран правильный предел измерения. Известно, что более достоверным является тот результат измерения, который находится ближе к концу предела измерения. Например, выбран предел измерения 10 мГн на индикаторе отображается измеренное значение 0,1 мГн. При выборе предела измерения 1 мГн на индикаторе также отображается значение 0,1 мГн.
В средствах измерения с ручным выбором пределов измерения получение достоверного результата сводится к последовательному перебору пределов измерения от максимального к минимальному, по принципу "недолет…, недолет…, перелет!". "Перелет" это значение предела измерения, при котором прибор показывает, что поданная на вход величин превышает выбранный предел. Предшествующий этому предел измерения и был оптимальным для получения более достоверного результата измерения. Видно, что ручной выбор пределов измерения увеличивает время измерения параметров компонентов с неизвестными параметрами.
При автоматическом выборе пределов измерения, внутренняя схема анализа самостоятельно выбирает наиболее оптимальный с точки зрения погрешности предел измерения и это процесс проходит гораздо быстрее, чем в ручном режиме. Но выбор предел измерения происходит так же по принципу перебора пределов, и в случае проведении измерения на однотипных компонентах предел измерения каждый раз выбирается заново и, все равно останавливается на том который был до этого! Это уже не сокращает, а увеличивает время измерения. Необходима фиксация предела измерения. Технически это выглядит так - первое измерения производится в автоматическом режиме, после этого производится фиксация предела измерения, и последующие измерения уже проводятся на фиксированном пределе.
Программная компенсация режимов коротко замыкания (КЗ) и холостого хода (ХХ). Выполнение этой процедуры характерно для измерителей RLC обладающих высокой точность измерения и необходимо как раз для обеспечения этой точности измерения. Физически выполнение этой процедуры является "установкой нуля" при подключенных измерительных проводниках и отсутствии измеряемого компонента и схоже с описанной ранее процедурой относительных измерений для компенсации начальных параметров. Отличие состоит в том, что при такой компенсации происходит калибровка на всех доступных частотах и уровнях измерения, а область памяти выделенная для относительных измерений остается свободной для дальнейшего использования. Компенсация КЗ необходима при прецизионном измерении сопротивления и индуктивности, поскольку на постоянном токе и при нулевых значениях эти компоненты представляют собой короткое замыкание. Компенсация ХХ необходима при прецизионном измерении емкости, поскольку на постоянном токе и при нулевых значениях ёмкость представляет собой обрыв.
В настоящий момент на рынке средств измерения присутствует достаточное количество измерителей RLC, отличающихся как ценой, так и функциональными возможностями.
6 Сравнительные характеристики некоторых цифровых измерителей
В таблице 6.1 приведены сравнительные характеристики цифровых измерителей иммитанса E7-20 и E7-25 с одними из измерителей АМ-3001 (фирмы АКТАКОМ) и LCR-829 фирмы GOOD WILL.
Таблица 6.1 - Сравнительные характеристики измерителей E7-20/E7-25 и приборов AM-3001, LCR-829
Параметр E7-20/E7-25 AM-3001 LCR-829 Базовая погрешность 0,1% / 0,15% 0.05% 0,1% Рабочие частоты 25-999 Гц (с шагом 1 Гц) и 0,1-1 МГц (с шагом 1 кГц) 100 и 120 Гц, 1, 10 и 100 кГц (всего 5 установок) 12 Гц - 100 кГц (503 установки) Индуктивность 0,01 нГн - 10 кГн 0,1 нГ - 100 кГн От 0,01 нГн до 99999 Гн Время измерения 400 или 40 мс 100 мс (миним.) 34 мс Габариты 298x127x300 мм 225x110x850 мм 109x363x386 мм 330x149x437 мм Вес 4/0,8 кг 5,8 кг 5,5 кг К достоинствам E7-20 можно отнести заметно расширенный диапазон частот измерений и большая сетка частот, увеличенное число измеряемых параметров (измерение проводимости, реактивного сопротивления, угла фазового сдвига и тока утечки), более широкий диапазон внутреннего и внешнего напряжений источников смещения, меньшие габариты, вес и стоимость, поэтому для измерений выбираем данный прибор. Заключение
Измерители индуктивности и емкости широко применяются во многих отраслях промышленности и в быту. В основном, измеритель индуктивности и емкости - это малогабаритный прибор, имеющий низкую точность или цифровой прибор с высокой точностью, но имеющий большие габариты.
В настоящий момент на рынке средств измерения присутствует достаточное количество измерителей RLC, отличающихся как ценой, так и функциональными возможностями.
Выбор средства измерения должен осуществляться в каждом конкретном случае по-разному.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели измерителя параметров катушек индуктивности должны соответствовать следующим параметрам: низкая себестоимость, малые габаритные размеры, малое собственное потребление, оптимальные метрологические характеристики.

Список использованных источников
Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: Учебное пособие для студентов втузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 384 с.
Афонский А. А. Измерители импеданса АКТАКОМ. Контрольноизмерительные приборы и системы. № 4, 2007.
Васильченко Е. Измерение параметров магнитопроводов резонансным методом. -М.: Солон-Пресс, 2003. – 10 c.
Дедюхин А. А. Обзор современных измерителей импеданса (измерители RLC). http://www.pnst. ru/info.php/articles/lcr-meters.htm.
Мелентьев В.С., Костенко Е.В., Миронов Д.А. Аппроксимационные методы раздельного определения параметров двухэлементных двухполюсных электрических цепей // Ползуновский вестник. - 2011. - № 3/1. – С. 47-50.
Миронов Э.Г. Методы и средства измерений: Учебное пособие. – Екатеринбург: ГОУ ВПО “Уральский государственный технический университет – УПИ”. - 2009. - 463 с.
Щепетов А.Г. Теория, расчет и проектирование измерительных устройств. Часть 2. – М.: ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 2008. - 344 с.








22