Устройство для измерения индуктивности

Устройство для измерения индуктивности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерителям параметров компонентов электрических цепей и может быть использовано для измерения малых индуктивностей, в частности индуктивностей пленочных проводников печатных плат. Целью изобретения является расширение диапазона измерения индуктивностей. Устройство обеспечивает резкое снижение индуктивности подводящих проводов, что способствует расширению диапазона измеряемых индуктивностей в область малых величин. При этом достигается положительный эффект в результате минимизации влияния на результат измерения остаточных параметров схемы, а также исключения взаимоиндуктивностей соединительных проводов с измеряемой индуктивностью и компенсации собственной индуктивности короткозамыкающих перемычек. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

COU

РЕСПУБЛИН (51) 5 С 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ йО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧМРЪЗТИЯМ

IlPH ГКНТ CgCP (21) 4329959/24-21 (22) 17. 11.87 (46) 23.09.90. Вюл. М - 35 (72) В. Г. Клыков, В.А. Каплунов, В.А.Пикулев и С.Я.Шац (53) 621.317.033 (088.8)

156) Винокуров В.И. и др. Электрорадиоизмерения. — H. Высшая школа, 1986, с.262, рис. 137.

Там же, с.264, рис.13.10. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ИНДУКТНВН0СТН (57) Изобретение относится к измерителям параметров компонентов электрических цепей и может быть HcHQJIb зовано для измерения малых индуктивИзобретение относится к измерителям параметров компонентов электрических цепей и может быть использовано для измерения малых индуктивностей, в частности иидуктивностей пленочных проводников печатных плат.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения индуктивностей.

На фиг.1 представлена принципиаль— ная эквивалентная схема устройства для измерения индуктивностей; на фиг.2 — конструктивно-монтажная схема.

Устройство для измерения индуктивности содержит генератор 1 напряжения высокой частоты, первую кор )T коэамыкающую перемычку 2 (I.,), измеряемую индуктивность 3 (I.„), эквиваÄÄSUÄÄ 1594448 А 1 ностей, в частности индуктивностей пленочных проводников печатных плат.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения индуктивностей. Устройство обеспечивает резкое снижение индуктивиости подводящих проводов, что способствует расширению диапазона измеряемых индуктивностей в область малых величин. При этом достигается положительный эффект в результате минимизации влияния на результат измерения остаточных параметров схемы, а также исключения взаимоиндуктивностей соединительных проводов с измеряемой индуктивностью и компенсации собственной индуктивности короткозамыкающих перемычек. 2 ил. лентное сопротивление 4 измеряемой индуктивности по постоянному току (Р„), первый конденсатор 5 постоянной емкости (С ), индикатор 6 (V ), а также вторую короткоэамыкающую перемычку 7 (I., ), резистор 8 (R), дополнительную индуктивность 9 (I. ), о, конденсатор 10 переменной емкости (С ), дополнительный конденсатор 11 р Э постоянной емкости (С q) дополнительный индикатор 12 (V ), соединительные провода 13 (1. ) и 14 (I., ) .

Элементы 2 - 6 и 13 составляют последовательный измерительный контур, элементы 7-12 и 14 — дополнительный последовательный контур. Оба контура (фиг.2) к генератору 1 подлючаются встречно, токи .в соединительных про1594448. водах и контурах уравнены и направлены навстречу друг к другу (Г„,=

= -I ), плоскость (S) расположения измеряемой индуктивности 3 (1.,) орто5 гональная плоскости (Р) расположения дополнительной индуктивности 9 (1, ) о и соединительных проводов 13 (1..1 и

2

14 (I. ), между первой 2 (L ) и вч.орой

1

7 (L g короткозамыкающими перемычками, И1 а также между соединительными проводами 13 (Е ) и 14 (L ) имеется жесткая индуктивйая связь (К 1), Работа устройства заключается в следующем. f5

К участкам последовательного измерительного контура а-в попеременно подключаются либо измеряемая индуктивность 3 (L ) со своим эквивалентным сопротивлением 4 (R„), т.е. цепь q-h д либо первая короткозамыкающая перемычка 2 (L,) т.е. цепь е-t Аналогичные переключения производятся в дополнительном последовательном контуре, К участку с-Й попеременно под- 25 ключаются либо вторая короткозамыкающая перемычка 7 (L, ), т.е. цепь либо дополнительная индуктивность 9 (L,), резистор 8 (К) и конденсатор 10 переменной емкости (С„. 3О т.е. цепь m-n. Конструктивно элементы 8-10 устройства, образующие цепь

: ш-п, отнесены (по плоскости Р) от участка с-d подключения з дополнительный последовательный контур на расстояние 1, превышающее физическую длину 1 между выводами измеряемой индуктивности q-h, причем физическая длина пленочного проводника на печатной плате, образующего изме- 40 ряемую индуктивность 3 (1„), может сколь угодно превышать физическую длину первой короткозамыкающей перемычки е-t и соответственно участка а-в, а участки подключения обоих orr- 45 туров а-ь и с"d так же как и цепиперемычки е-t u i-j должны быть максимально сближены друг с другом, например, как показано на фиг.2.

Генератор 1, конденсаторы 5 (С,) и

11 (С ) постоянной емкости, индикаторы 6 и 12 одними из своих выводов (нижними по схеме на фиг ° 1) соединены одной общей точке. Верх. ий вывод генератора 1 имеет соединение 55 с точками а и d верхние выводы параллельно соединенных конденсаторов 5 (С,) и индикатора 6 подключе ны к точке 6 „верхние выводи параллельно соединенных конденсатора 11 (С ) и индикатора 12 подключены K точке с (по схеме на фиг. 1) . Обобщенные индуктивности соединительных приводов, подключающие генератор 1 к обоим контурам на схеме (фиг.1), обозначены как сосредоточенные параметры 13 (I. ) и 14 (I. ) . Для проведения измерений для каждой конкретной индуктивности производят подбор фиксированных значений R =

= R„и С = С,, а также убеждаются, что значение добротности измеряемой индуктивности 0 у 10.

ДЛя осуществления измерения индуктивностей устройство работает. в двух режимах: подготовительном и рабочем.

Целью подоготовительного режима является измерение остаточной индуктивности последовательного измерительного контура, нескомпенсированной введением дополнительного после-. довательного контура. Для осуществления этого режима цепь q-Ь, состоящая из измеряемой индуктивности 3 (Ь„) с эквивалентным сопротивлением

4 (R ). а также цепь ш-п, состоящая из дополнительной индуктивности 9 (L ), резистора 8 (R) и конденсатора 10 переменной емкости (С„), замещаются соответствующими первой 2 (L ) и второй 7 (T.,) короткозамыкающими перемычками, т.е. между точками а, Ь и с, d схемы подключаются цепи е-t u i-j . Подавая напряжение высокой частоты от генератора 1 на оба контура так, чтобы токи протекали в противоположном направлении, регистрируют индикаторами 6 и 12 максимум напряжений на конденсаторах

5 (С ) и 11 (С<), которые (в случае правильного выполнения схемы и конструкции устройства) должны совпадать на резонансной частоте

1 1 под,.= — —,— — — — = — — - — — —, (1)

2""1 ост С1,25 ост С где f „„„- резонансная частота системы контуров в подготовительном режиме;

I « — обобщенная величина остаточной (нескомпенсированной) индуктивности данной системы контуров.

Зафиксировав полученное значение

ycrp,oéñòíî переводится в рабочий режим.

159 (2) 1 1

f p«b: se ки. f net (6) 35

f раб. нихи.

2в (5) В рабочем режиме производится опредепение значений измеряемой индуктивности. Для перевода устройства в рабочий режим вместо короткозамыкающих перемычек 2 (1.,) и 7 (I. ) между г точками схемы à, Q и с, d подключаются цепь q-h, состоящая из измеряемой индуктивности 3 (L ) с ее активным сопротивлением 4 (P, ), и соответственно цепь m-ne состоящая из дополнительной индуктивности 9 (I, ), резистора 8 (К) и конденсатора 10 переменной емкости (C„) .

Анализ, проведенньй методом контурных токов, показывает, что в каждом последовательном контуре наблюдаются по два резонансных максимума напряжений, фиксируемых соответствующими инцикаторами б и 1? на конценсаторах 5 (С,) и 11 (Сг). Равенство максимальных значений напряжений для обоих контуров достигается на верхней частоте резонанса

f ра6, верхи.

2II т. С, при выполнении соотношений

С =-С вЂ” — — — и Г =C (3)

I x я 2 г о к обеспечивающих равенство суммарного реактивного сопротивления дополнительного контура с реактивным сопротивлением измерительного контура

3 д т ) — — 3 д1,, (4 )

О 0c к

Нижняя (нерабочая) резонансная частота в этом случае определяется из соотношения, учитывающего вклад остаточных индуктивностей

Порядок работы с устройством для измерения индуктивностей в рабочем режиме следующий.

Путем перестройки генератора 1 по частота убеждаются в наличии двух резонансных по частоте резонансов в системе контуров, регистрируя одновременно напряжения конденсаторов (С,) и 11 (С <) с помощью индика торов 6 и 12. Далее точно настраиваются генератором 1 в резонанс

4448 6 на верхней частоте. После этого сравниваются величины амплитуд напряжений, измеряемых индикаторами 6

5 и 12, межцу собой, и если величины напряжений не равны, что практически всегда и должно наблюдаться в первоначальный момент при расстройке конденсатора 10 переменной емкости (С„) от значения, определяемого соотношением (3), производится подстройка дополнительного последовательного контура переменным конденсатором 10 (С ) одновременно с подстройкой часи тоты генератора 1. Производя таким образом серию манипуляций частот генератора и величин емкости конденсВТора 10 (CÄ)., добиваются равенства амплитуд напряжений на конденсаторах

20 5 (С,), добиваются равенства амплитуды напряжений на конденсаторах 5 (С ) и 11 (С ) при верхнем резонансе системы контуров и фиксируют значение частоты этого резонанса fp„g pq . При

25 добротности контуров Q ) 10 что всегда имеет место при измерении индуктивности пленочных проводников печатных плат, обладающих малым активным сопротивлением по постоянному

30 току, измеряемая индуктивность 3 (L„) рассчитывается по формуле

Анализ погрешности измерений, выполненный на основании формулы (6)„ показывает, что

1 1

Д(7 )

45 f. ив. верхи. f paar.

1 1 у 2 - ра б. верки f педг где с3 . /I. — относительная погрешХ Х ность измерения индуктивности.

Поэтому определение 1.„ будет производиться тем точнее, чем больше раз мца между значениями частот

Е в д и Й р«6. верк., которая увеличивается при снижении индуктивности

I подводящих проводов .. Поскольку предлагаемое устройство для измерения индуктивностей обеспечивает

1594448 ре зко» снижение индухтивности подво лящих проводов за счет жесткой индуктивности связи между рабочим и вспомогательным контурами и противоположным направлением токов в них, то оно обеспечивает также и

BoBblMeHHe точности измерений, что способствует еще большему расширению диапазона измеряемых индуктивностей в область малых величин.

Положительный эффект измерения малых индуктивностей достигается минимизацией влияния на результат измерения остаточных параметров схемы, исключением взаимоиндуктивностей соединительных проводов с измеряемой индуктивностью и компенсацией собственной индуктивности короткозамыкающей перемычки.

Формула из об р ет ения устройство для измерения индуктивности, содержащее генератор высокой частоты, последовательный измерительный контур, в который включается измеряемая индуктивность и короткоэамыкающая перемычка, замещающая измеряемую индуктивность,, содержащий также параллельно включенные конденсатор постоянной емкости и индикатор, первые выводы генератора высокой частоты, конденсатора постоянной емкости и индикатора соединены с общим выводом устройства, а между вторым выводом генератора высокой частоты

5 и вторыми выводами конденсатора постоянной емкости и индикатора подключается последовательный измерительный контур, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений индуктивностей, в него введены дополнительный последовательный контур, состоящий иэ дополнительной индуктивности, резистора, конденсатора переменной емкости и второй короткозамыкающей перемычки, замещающей дополнительный контур, а также параллельно включенHbIp дополнительные конденсатор постоянной емкости и индикатор, причем первые выводы дополнительного конденсатора постоянной емкости и дополнительного индикатора соединены с общим выводом устройства, между вторым выводом генератора высокой часто25 ты и вторыми выводами дополнительных конденсатора постоянной емкости и индикатора подключается дополнительный последоватепьный контур, первая и вторая короткозамыкающие перемычки, а,соединительные выводы, подключающие генератор высокой частоты к обоим последовательным контурам, имеют жесткую индуктивную связь между собой.

1594448

Риг.2

Составитель Л.Сотникова

Техред H.Ходанич . Корректор М.Кучерявая

Редактор С.Пекарь

Заказ 2826

Тираж 557

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101