容性负载和感性负载测量方法
容性负载和感性负载测量方法
唐庆;王灿;贺赟;徐佳晖
【摘 要】探讨了容性负载和感性负载的6种不同的检测方法——示波器图像重合法、放电时间测量法、等效阻抗法、电桥法、LC振荡法,50 Hz法,分析部分方法的优缺点,并通过简单的实验室仪器和Mulitisim仿真软件的验证,得出了相对准确、便捷地测出电容和电感的方法是50 Hz法.对容性负载和感性负载测量方法的研究有着重要的意义,在电子领域里也有着十分广阔的应用前景.
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2014(031)005
【总页数】4页(P61-64)
【关键词】容性负载;感性负载;测量方法
【作 者】唐庆;王灿;贺赟;徐佳晖
【作者单位】电子科技大学光电信息学院,四川成都 611731;电子科技大学光电信息学院,四川成都 611731;电子科技大学光电信息学院,四川成都 611731;电子科技大学光电信息学院,四川成都 611731
起名字大全男孩【正文语种】中 文
【中图分类】TN707
容性负载和感性负载是大多数电子设备的基础组成部分。在实际环境下往往将容性负载等效为一个电容与一个电阻的并联，感性负载等效为一个电感与一个电阻的串联［1］。探究电子设备的特性时常常要测定其中的阻值、容值或感值的大小。凭借有限的工具得出尽可能准确、便捷的检测方法，具有极大的现实必要性。为此我们提出了6种不同的检测方法。这6种检测方法充分利用了目前可以利用到的简单的实验室设备，力求在实际情况下能就地简捷方便地测出电阻、电容或电感的值。
1 测量原理
在负载两端加载直流电源，使用万用表可测出负载中电阻两端的电压和流过的电流，即可
求出负载电阻值。
1.1 示波器图像重合法
另搭建一个标准电容和电阻箱的并联电路（或标准电感与电阻的串联电路，以下统称标准负载），电阻箱的阻值等同已知负载中的电阻。将待测负载与标准负载分别接入相同的激励源，并分别接在双踪示波器CH1与CH2上。不断更换标准电容（或电感），当观察到的波形完全重叠时，此时对应的标准电容（或电感）的值，即是待测电容（或电感）的大小。
1.2 放电时间测量法
零输入响应时，u（t）＝U0e－t/RC。当t＝τ（τ＝RC）时，u＝0.368U0。使用函数发生器，接入低频方波信号作为激励源作用于负载端口。调低方波频率，使负载充放电尽可能充分。同时调节示波器水平扫描速度开关使波形尽量占据整个横轴，减少误差。波形从最大值U0到纵坐标为0.368U0对应的时间近似为τ，由τ＝RC求出电容。对于电感，则有τ＝电感值。
1.3 等效阻抗法
电路见图1，用万用表［2］测出电容的电压U2，同时测出与负载串联的电阻Z1两端的电压U1大小，通过计算得出等效阻抗Z2的模。已知ω，由可求得C。对于电感（电感L与R 串联），有＝R2＋（ωL）2 可求L［3－6］。
图1 等效阻抗测电容电路
1.4 电桥法
电桥法电路见图2，Z4为负载。
上海前十装修公司图2 电桥法测试电路
电流计中无电流通过时（即I0＝0），cd两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有：
所以
也即
因此只要将Z1、Z2、Z3分别设为适当值，即可由上式求出待测负载Z4的虚部。对于电容，Z4虚部的大小为；对于电感Z4 虚部为ωL［7］。
1.5 LC振荡法
LC振荡法的测试电路见图3。受谐振电路启发，当频率达到谐振频率时，即满足谐振条件时，电路中电流达到最大值，此时谐振电路中阻抗Z＝谐振时通过已知ω及L、C中任意一个值，可由LCω2＝1求得另一个的值［8－9］。
梦见被蛇咬是什么意思图3 LC振荡法测试电路图
1.6 50Hz法
国产万用表可以测出50Hz电源作用下的电路（见图4）电流和电压的有效值。将待测负载接入50 Hz的电源，用万用表测量负载两端电压有效值Us以及流过负载的电流I，根据或Z2＝R2＋（ωL）2即可求得C或L的大小。
图4 50Hz法测试电路图
2 部分方法的具体步骤与仿真分析
2.1 阻抗法
2.1.1 容性负载的测量
在Multisim［10］上连接如图5所示电路。输入50 Hz正弦信号，用万用表测出负载两端电压U2和R2两端的电压U1分别为U1＝6.323V，U2＝4.473V。由求出电容C的值为1.002mF，与准确值（1mF）相比，误差为0.2%。
2.1.2 感性负载的测量
测试电路如图6所示。测得电压U1和U2值分别为31.823mV和10V，计算得到电感值为1.000 25 H，与准确值（1.000 0H）相比，误差为0.3%。
2.2 电桥法
搭建如图7所示仿真电路，根据前述的原理可推出未知电容Cx满足以下关系：
调节Ra，使得流过电桥的电流趋近零，得到的仿真截图。
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标语大师图5 阻抗法测电容
图6 阻抗法测电感
图7 电桥法仿真截图
流过电流表的电流为902.422μA，在实验允许的误差范围内，可视作无电流流过电流表。求得未知电容Cx为76.9μF，误差为6%。
感性负载的测量与容性负载测量类似，通过调节可变电阻，使得流过电桥的电流趋为零，从而可以计算出被测感性负载，完成未知感性负载的测量。
2.3 LC振荡法
（1）按图3将已知电容与含有电阻的被测电感串联，用函数发生器作为激励源，串联上万用表的电流档，构成振荡电路。
（2）打开函数发生器并使之初始频率较低。慢慢调高函数发生器的输出频率，同时观察记录万用表上电流示数的变化。
空调扇制冷效果怎么样（3）当电流值达到最大时，记录此时函数发生器输出频率f，计算出ω。
（4）当电流达到最大值时，满足，此时ω和C都为已知，从而得出电感值
（5）估算最大电流约700mA，用二分法确定大概的频率范围，所得数据见表1。
表1 LC振荡电路测试结果Hz 1 250 625 310 163 158 150 120 50电流/mA 90.728 185.770 404.380 705.840 707.030 702频率/.200 613.710 232.740
由表1可知，当频率为158Hz时电流最大。由理论推导可知，当得到最大电流时，只对应一个特定频率，即频率－电流函数图像只会有一个极大值点。因此，在158Hz附近寻最大电流，结果见表2。
表2 LC振荡电路测试结果表Hz 163 161 160 159 158 157 154 150电流/mA 705.838 706.919 707.067 707.105 707.032 70频率/6.844 705.579 702.200

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