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專利名稱：一種利用電容表測量電感值的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測量電感值的電工儀表。
現(xiàn)有技術(shù)中，測量電感值的方式及其產(chǎn)品種類很多，但其基本測量方案主要是采用電感－－電壓變換方式、電感振蕩變換方式、電流－－電壓或電壓－－電流變換方式、交流阻抗電橋方式、自動平衡電橋方式，以及諧振回路方式等。如美國專利US3855554、US4045728、US4258315，蘇聯(lián)專利SU470767、SU478266、SU737865，英國專利GB1367900、GB1416137等。最近日本推出DM6040D及DL－6243型袖珍式數(shù)字電容電感表，其測量電感也是采用自動平衡電橋方式，測量范圍電容分為六檔，從幾十皮法拉(ρF)至200微法拉(μF)，電感分為五檔，從幾十微亨(μH)至20亨利(H)，此外，若電感自身的直流電阻較大時(shí)，會引起較大的測量誤差。
上述產(chǎn)品大致可分為普通測量儀表和數(shù)字式測量儀表兩大類。一般來說，普通測量儀表精度較低，使用不方便；數(shù)字測量儀表精度較高，但內(nèi)部電路復(fù)雜，成本較高。
設(shè)計(jì)一種既能保證測量精度和較寬的測量范圍，操作方便，又能降低成本的電感測量儀表是本實(shí)用新型的目的。
本實(shí)用新型提出一種利用電容表測量電感值的新裝置，即在電容表與被測電感元件之間附加一個(gè)簡單的電感－－電容轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將被測電感線性地轉(zhuǎn)換為某一相應(yīng)的電容值后，再由電容表讀出被測電感值，其原理框圖如附

圖1所示。
附圖1為一種利用電容表測量電感值的裝置的原理框圖。1為電感－－電容轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器由數(shù)只運(yùn)算放大器A和數(shù)只阻抗元件Z連成；2為被測電感元件；3為電容表。M－－N為電感——電容轉(zhuǎn)換器1與被測電感元件2之間的接線端口，P－－Q為電感－－電容轉(zhuǎn)換器1與電容表3之間的接線端口。當(dāng)被測電感元件2的兩端接在電感－－電容轉(zhuǎn)換器1的端口M——N端之后，由于轉(zhuǎn)換器的阻抗轉(zhuǎn)換作用，其另一端P－－Q端可等效為一個(gè)相應(yīng)的電容值CX，電容表的兩個(gè)測量端測出這個(gè)對應(yīng)的等效電容值CX，即可換算出被測電感元件的電感值LX，即LX＝KCX。被測電感值的測量精度決定于電容表的精度，以及電感－－電容轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和線性，其測量范圍與電容表本身的測量范圍相關(guān)。
顯而易見，這種測量電感值的技術(shù)方案十分簡單，對電容表不需作任何改動，對其測量電容值的功能和特性不產(chǎn)生任何影響。
本實(shí)用新型的實(shí)施關(guān)鍵是要具有一個(gè)較高精度的電感－－電容轉(zhuǎn)換器裝置。附圖2、3是本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施例。
附圖2為一種利用電容表測量電感值的裝置實(shí)施例1的原理框圖，如附圖2所示，電感－電容轉(zhuǎn)換器1中的運(yùn)算放大器A的反相輸入端與被測電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1，同時(shí)，還與A的輸出端之間接有阻抗元件Z2；A的同相輸入端與電容表3相連的P端相連，并與A的輸出端之間接有阻抗元件Z3；電容表3相連的P和Q端之間接有阻抗元件Z4；被測電感元件2相連的N端與電容表3相連的Q端之間直接相連。
附圖3為一種利用電容表測量電感值的裝置實(shí)施例2的原理框圖，如附圖3所示，運(yùn)算放大器A的反相輸入端除與A的輸出端之間接有阻抗元件Z2外，還與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z4；A的同相輸入端除與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z3外，還與被測電感元件2相連的N端直接相連，并同時(shí)與電容表3相連的Q端相連；A的輸出端與被測電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1。
本實(shí)用新型的實(shí)施要點(diǎn)是需要精確地調(diào)配各阻抗元件值，其目的在于(1)盡量減小最終測得的電感值的測量誤差，亦即確保電感－－電容轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和線性。
(2)使電感——電容轉(zhuǎn)換器的兩對端口之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)K為10的整數(shù)次冪，在這種情況下，被測電感值LX的單位(國際制單位，下同)與等效電容值CX的單位一一對應(yīng)。例如，可使1皮法拉(ρF)的電容對應(yīng)于1微亨(μH)的電感，1納法拉(nF)的電容對應(yīng)于1毫亨(mH)的電感，1微法拉(μF)的電容對應(yīng)于1亨利(H)的電感。這樣，從電容表各檔量程測得等效電容CX的值后，使可根據(jù)對應(yīng)單位直接讀出被測電感元件的電感值LX，不需另外換算，即，若電容表測得等效電容值為8.2nF，則被測電感元件的電感值為8.2mH，以此類推。
還要提及的是，利用本實(shí)用新型測量的電感值是一個(gè)理想的純電感值，它與被測電感元件自身的直流電阻無關(guān)。也就是說，被測電感元件自身直流電阻大小對測量的電感值毫無影響。這一特點(diǎn)是十分有益的，因?yàn)樵诂F(xiàn)有測量電感值的技術(shù)中一般較難做到這一點(diǎn)，即被測電感元件自身的直流電阻會影響測量精度。因此，本實(shí)用新型除了能夠保證足夠的測量精度之外，還可以利用電感品質(zhì)因素計(jì)算公式Q＝2πfL／R，在另外測出電感元件的直流電阻R之后，根據(jù)工作頻率f間接求出電感元件的Q值。
發(fā)明人曾選用日本產(chǎn)DM6013型袖珍數(shù)字電容表實(shí)施本實(shí)用新型，該電容表8檔測量電容值范圍為從幾ρF到2000μF，故相應(yīng)測量電感值的范圍可以從幾μH到2000H，上限及下限測量范圍均比日本產(chǎn)DM6040D型袖珍數(shù)字電容電感表寬一個(gè)數(shù)量級(改變電感－－電容轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換系數(shù)，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展上限和下限的測量范圍)，而且精度相當(dāng)，即在2H范圍內(nèi)，電感值的測量誤差不超過2－3％，2H以上時(shí)，誤差不超過3－5％，但其電路簡單，生產(chǎn)、維修方便，成本可實(shí)現(xiàn)大幅度下降。利用本實(shí)用新型技術(shù)不僅可以生產(chǎn)新型的電感－－電容測量儀表，尤其是可以將本實(shí)用新型的電感——電容轉(zhuǎn)換器做成獨(dú)立裝置，與目前已為用戶廣泛擁有的袖珍數(shù)字電容表配套，使其開發(fā)出具有測量電感值的新功能。
權(quán)利要求1.一種利用電容表測量電感值的裝置，其特征是在被測電感元件2與電容表3之間連接一個(gè)具有兩對端口的電感--電容轉(zhuǎn)換器1，電感--電容轉(zhuǎn)換器1與被測電感元件2之間的連接端口為M-N，與電容表3之間的連接端口為P-Q，電感-電容轉(zhuǎn)換器1由一只運(yùn)算放大器A和四只阻抗元件Z(Z1、Z2、Z3、Z4)連成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用電容表測量電感值的裝置，其特征是運(yùn)算放大器A的反相輸入端與被測電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1，同時(shí)，還與A的輸出端之間接有阻抗元件Z2；A的同相輸入端與電容表3相連的P端相連，并與A的輸出端之間接有阻抗元件Z3；電容表3相連的P和Q端之間接有阻抗元件Z4；被測電感元件2相連的N端與電容表3相連的Q端之間直接相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用電容表測量電感值的裝置，其特征是運(yùn)算放大器A的反相輸入端除與輸出端之間接有阻抗元件Z2外，還與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z4；A的同相輸入端除與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z3外，還與被測電感元件2相連的N端直接相連，并同時(shí)與電容表3相連的Q端相連；A的輸出端與被測電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1。
4.如權(quán)利要求1至3所述的一種利用電容表測量電感值的裝置，其特征是M－N與P－Q兩對端口之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)K為10的整數(shù)次冪。
專利摘要一種利用電容表測量電感值的裝置，其特征是在被測電感元件與電容表之間附加一個(gè)電感-電容轉(zhuǎn)換器，可將被測電感值等效轉(zhuǎn)換為一個(gè)相應(yīng)的電容值，然后由電容表讀出并換算出被測電感值，具有電路簡單可靠，測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。使用本技術(shù)可以生產(chǎn)具有測量電感、電容功能的電感-電容表，尤其可以將電感-電容轉(zhuǎn)換器做成獨(dú)立裝置，與目前廣泛使用的袖珍數(shù)字電容表配套，使其開發(fā)出具有測量電感值的新功能。
文檔編號G01R27/26GK2035094SQ88203348
公開日1989年3月29日 申請日期1988年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月9日
發(fā)明者于志平, 趙晶 申請人:武漢地質(zhì)學(xué)院