Резонансные измерители параметров элементов Куметр

Резонансные методы измерения основаны на использовании за­висимости между резонансной частотой колебательного контура и параметрами его элементов L и С, связанных формулой:

Поэтому действие резонансных измерителей связано с настрой­кой в резонанс колебательного контура, включающего образцовый и измеряемый элементы (индуктивности или емкости), и определением его резонансной частоты. Резонансный метод измерений очень эффективен для измерения индуктивностей и емкостей на высоких частотах, поскольку в этом диапазоне резонансные явлении проявляются достаточно резко.

Резонансными схемами удобно осуществлять измерение методом замещения, при котором один и тот же эффект (например, резонанс на фиксированной частоте) повторяют дважды: первый раз - с изме­ряемым элементом, второй - с мерой той же физической природы. За результат измерения принимают значение, равное величине меры при резонансе. Резонансные схемы практичны при точных измерениях относительно малых значений само- и взаимоиндукции, малых со­противлений, емкостей, тангенсов углов потерь конденсаторов и т. л. Поскольку измерения осуществляют на относительно высоких часто­тах, то резонансные схемы целесообразно использовать при измере­нии параметров радиоэлементов.

Наиболее универсальным прибором для измерения параметров цепей резонансным методом является куметр (от латинской буквы Q) обозначения добротности катушки индуктивности и метр - измере­ние), в котором основной измерительной цепью служит последова­тельный резонансный контур.

Упрощенная функциональная схема куметра представлена на рис. 14.7. Источником синусоидальных сигналов, подаваемых на по­следовательный резонансный контур, является генератор тока Г, на­груженный на малое активное сопротивление Rp
≈ 0,05 Ом. Частота выходных колебаний генератора может изменяться в широких преде­лах. Уровень входного сигнала необходимо поддерживать постоян­ным (что контролируют по вольтметру V1).

Рисунок 14.7. Упрощенная функциональная схема куметра

При измерении индуктивности LХ исследуемую катушку подклю­чают к зажимам 1, 2. При этом резонансный контур будет образован катушкой измеряемой индуктивности Lх с активными потерями RLx  и межвитковой емкостью ее проводов CLx , а также перестраиваемым эталонным конденсатором Сэ. Резонанс в контуре устанавливают из­менением емкости Сэ, эталонного конденсатора. Состояние резонанса контура определяют по вольтметру V2, отградуированному в значени­ях добротности Q. Измерение индуктивности Lx с учетом емкости CLx проводят на двук резонансных частотах, которые равны:

                          (14.20)

где Сэ, и Сэ2
- эталонные емкости на частотах fр1
и fр2.

Пусть соотношение частот  fр1
= K fр2, где коэффициент К- вещест­венное число. Тогда совместное решение уравнений (14.20) позволяет вычислить неизвестные значения Lx
и CLx по формулам:

 ;                                                 (14.21)

С помощью куметра можно определять неизвестные R, С, tgδс , подключая измеряемые резистор или конденсатор к зажимам 3, 4.

В зависимости от используемой схемы погрешности измерения куметром параметров L, С, tgδс, R составляют 1...5 %. Причины по­грешностей: нестабильность генератора, наличие в контуре сопротив­ления Ro, неточность шкалы эталонного конденсатора Сэ погрешности измерительных приборов V1 и V2, погрешность считывания показаний.