在没有 RLC 仪表的情况下测量未知电感的最佳/最简单方法是什么?

电器工程 射频 模拟 电感器
2022-01-21 06:37:24

有没有一种使用示波器和函数发生器准确测量电感的好方法?我能找到的最好方法是建立一个储能电路并扫描频率,直到出现最高电压。然后使用下面的公式求解:

$$f = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$$

似乎必须有一个更简单的方法!

4个回答

我使用了一个两端振荡器,电感器与一个合适的电容器并联,并带有一个示波器或计数器来测量振荡频率。我曾经在一个非常昂贵的电感表上检查过一个电感器,结果是相同的。使用两个 FET 的源极耦合振荡器非常适合此应用,或者 LM311:

在此处输入图像描述

扫描和振荡器方法都是不错的方法,但在许多情况下,您需要考虑电感器的寄生自电容值。您还应该考虑如果调谐电路的 Q 值较低可能会产生哪些错误。更多关于底部的信息,但现在我假设你可以从未知的 L 和已知的 C 创建一个高 Q 谐振电路。

使用 \$Fn = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\$ 来“提取”电感值 - 您计算的 L 值基于在频率下使电路并联谐振的“已知电容” Fn - 该电容器必须具有准确已知的值。这给了你第一个估计。

并联添加另一个“已知”电容器,您将获得一个新的较低频率。您可能会发现,如果您根据新电路重新计算电感,它会与以前略有不同,这是由于电感的寄生电容将已知电容偏移了几个百分点。

您现在有足够的数字来计算精确的电感值。您还有足够的信息来计算其自电容,从而计算其自谐振频率 (SRF)。现在做数学!

作为最后的检查,在其 SRF 处运行电感器(不添加电容器),并查看该组件是否以预测的方式谐振。

在大多数情况下,这会合算。但是,如果您正在处理较小的电感值(例如 < 100nH),则所涉及的寄生效应将与任何测量探针等具有相同的数量级。那么您将需要专门的设备来解决这些问题,我会说。

低 Q 电路也会产生错误。“阻尼”谐振频率将随着 Q 因子的降低而降低,这意味着 \$\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\$ 公式将逐渐变得更加不准确。这是一个解释的维基图片: -

频率响应

请注意,此图适用于机械谐振情况或电谐振电路。

如果您查看图表上的蓝线,您会看到这是谐振峰值随着阻尼增加而移动的位置。它可能会产生重大错误并意识到这一点。添加额外的电容以更好地计算实际电感值(如上所述)也会增加电路的“阻尼”,因此在“谐振”峰值不是很强时尝试计算电感时必须小心。

我通常通过将电容器充电到固定电压来测量功率扼流圈的电感,然后立即将该电压施加到扼流圈。用示波器观察通过扼流圈的电流,斜率和电压为您提供电感。

$$ V=L\frac{di}{dt}\\ L = V\frac{dt}{di} $$

因此,您需要一个示波器,一些测量电流的方法(应该使用分流电阻器),一个电容器,一些为电容器充电的方法,以及一个可以安全地将电容器与电感器短路的开关。慢慢开始,当然;根据电感器的大小,您可以通过在其上施加过多电压或过多电容来轻松破坏它。能够打开触点(并处理不可避免的感应冲击)的开关可能更可取,因此您可以确保不会将盖子中的所有能量直接用于加热扼流圈。

John Becker 有一个建筑项目,他在其中建造了一个 PIC LCF 仪表。他使用以下电路来获得振荡。他使用了 4011 Nand 门,但也可以尝试使用反相缓冲器(74LS04 等)代替 Nand 门。我尝试了 HEF40106,但效果并不好。

电感测试仪

标准公式适用:

电感公式

因此本例中的串联电容 C 为 10nF。VR2 用于确保振荡可靠地启动并在其运行过程中保持稳定。L1 电感提供了一个最小电感,可以减去该最小电感以获得 L 的未知值。