【導讀】準確地測量電感總是比測量其他無源元件要困難一些。測量線圈的主要困難在于,線圈電感和它的效率在很大程度上受頻率的影響;同樣地,線圈寄生效應(分布電容和鐵芯/銅線電阻損耗)會隨頻率的變化而發(fā)生顯著的變化。在應用頻率下測量線圈即“使用頻率測試”要比在傳統(tǒng)的標準頻率下測試更能代表電路中元件的基值。
通常,測量頻率僅為方便測量而規(guī)定。如果測量頻率不是電路(或“使用”)頻率,測試結(jié)果一般不能夠取得與指定電路相同的電感值或展示相同的效率。鑒于設(shè)備和方法最近得到了發(fā)展并且現(xiàn)在能夠靈活地選擇測試頻率,應該在實際的使用頻率下去測試電感,尤其是當有高精度的要求時。
電感參數(shù)
一個線圈的主要電氣參數(shù)是電感、Q(效率)、直流電阻(DCR)和自諧頻率(SRF)。所有主要電氣參數(shù)由設(shè)計控制,雖然不是完全地。電感和Q經(jīng)常在很大程度上受所使用的測試儀表和測試頻率的影響。
Q是元件儲存能量同損耗能量之比。Q反映電感的能量儲存能力,它與測量頻率成正比,與相同頻率下元件產(chǎn)生的電阻(銅線和鐵芯)損耗成反比。
DCR是電感在通上不變的直流電時,電感中的銅線對電流的阻力。DCR讓我們了解因電感加入到電路而在電路中發(fā)生的插入損耗。DCR還說明僅僅是在發(fā)熱的情況下電感會消耗多少能量。
當頻率超過SRF時,元件的作用就不再是電感。SRF由(低頻)電感和線圈的匝間有效電容的并聯(lián)組合決定。
測試設(shè)備
測試方法的適當選取在很大程度上決定測量的準確度。不同的電氣參數(shù)所使用的測試儀和測試方法不同,并且每臺儀表都有量程、頻率和誤差。寄生效應和測試夾具的影響是測量中不可忽視的因素。一般情況下必須對儀表、夾具、頻率和電流(如適用)進行規(guī)定以實現(xiàn)可重復和可靠的測試。
阻抗分析儀一般用于測量電感元件的電感和Q。一直以來也有人使用網(wǎng)絡分析儀來測量Q。可以用零相位法在網(wǎng)絡分析儀上測量SRF。DCR通常用低電阻表測量。
測試儀的選擇還影響測量值。儀表的影響是因每臺設(shè)備使用不同的測量方法和頻率而造成的。
部份的差異可歸因于不同的儀表,但主要是由于不同的頻率??傊?,正確的儀表應該是能夠在所要求的頻率下進行準確和可重復性測試的儀表。
測定電感的傳統(tǒng)方法
幾十年來,Q表是測定L和Q參數(shù)值的傳統(tǒng)方法。然而,Q表要求測試頻率在其振蕩器的范圍內(nèi)和調(diào)諧電容器的極限范圍內(nèi)。同時,Q表測量的電感是以電容(pF)來表示的。Q表也有比中頻更易于使用的特定頻率(稱為藍線),因為調(diào)諧電容器上的附加刻度盤能夠直讀電感。
市面上供應的Q表的精確度為3%甚至更低。Q表誤差需要使用設(shè)定“標準件”(被確定為有特定和精確值的高精度元件)。校正件如同供應商和用戶確定的有特值的標準。校正件被視為特定的標準元件,并且在每次測試時用來設(shè)置每臺儀表。校正仍然是最精確的方法,此方法誤差小,可重復性高,并且在任何頻率下都適用。然而,校正方法存在嚴重的后勤缺陷:制造商和客戶之間對校正件的制定和計量,和每次測試調(diào)試儀表的工作。
其他電氣參數(shù)SRF和DCR一般是根據(jù)L和Q來規(guī)定的,對其使用的測試方法卻很少有說明。缺少SRF和DCR的具體測試方法表明電感是主要參數(shù)并且需要謹慎控制。
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