專利名稱：電感電容品質因數損耗測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量電抗、阻抗及其派生特性的裝置。
已有的半橋電路用于測量電感L、電容C、品質因數Q和損耗D等參數時，采用四相位發生器，單路相敏檢波(PSD)，快速濾波(LPF)和大規模集成電路(LSI)雙積分式A／D變換。(參見唐統一、王懷亮等《交流電橋》，P264～281，機械工業出版社，1988.4)。
亨利(Henry.P.HALL，見IEEE儀器與測量，第22卷，1973年12月第387～390頁)提出一種CRL參數測量儀，包括半橋電路、放大電路、高低通濾波器、功能轉換開關、一路相敏檢波、比較器和邏輯電路以及顯示電路、計數器和電源。
上述電路中的雙積分電路的輸入端由復雜的邏輯電路控制，在積分期與反積分期期間分別與半橋電路的兩路輸出相關，屬于分時測量。
由于只有一路相位檢波，邏輯控制電路就必須在整個測量期間不斷地改換半橋電路的兩路輸出及PSD的參考相位，因此對控制電路及濾波器的要求均很高。
本發明的目的在于提供一種測量精度較高，相位失真較小，量程范圍較大，適合與LSI雙積分式A／D轉換器直接配合完成全部測量功能。可與數字萬用表組合的多功能數字測量裝置，主要用于測量電容器容量C、損耗D，電感器電感L、品質因數Q等參數。
本裝置主要包括信號源Us，限流電阻R0，半橋電路(A1、A2、R)，兩路移相電路(φ1、φ2)，兩路相敏檢波器(PD1、PD2)、功能選擇轉換開關和雙積分A／D轉換器以及顯示測量和電源電路等。
信號源Us為正弦振蕩器。半橋電路包括放大器A1和電流／電壓轉換器(量程電阻R和放大器A2組成)。兩路相位檢波(PD1、PD2)分別與半橋電路的兩路輸出相關，其參考信號由兩路移相器(φ1、φ2)提供，其兩路輸出分別作為雙積分A／D轉換器的參考信號(標準電壓)和輸入信號。
本裝置由于采用了兩路相位檢波器，可直接與LSI雙積分A／D轉換器接口，完成矢量相除功能，在測量期間，開關不必切換，僅在改變功能時才切換。所以電路簡單，性能好，誤差小。兩路相位檢波器的參考信號不直接取自信號源，而取自半橋的電壓或電流取樣端，即A1或A2的輸出端，具有附加相移小，測量準確的優點。移相網絡可選用相位可調式有源RC移相網絡，可調范圍大，精度高，有利于減少相位引起的誤差。本裝置對振蕩源長期穩定度要求不高，僅要求在每次測量周期內振蕩器振幅、頻率穩定度優于整個裝置的準確度就可以了，并可與數字萬用表結合組成多功能數字表。
圖1為本裝置工作原理圖。
圖2為振蕩器電路原理圖。
圖3為移相電路原理圖。
圖4為相敏檢波器原理圖。
圖5為測量電容器電容原理圖。
圖6為測量電感原理圖。
圖7為測量電容器損耗D值原理圖。
圖8為測量電感器Q值原理圖。
實施例如圖1所示，本裝置包括信號源Us，限流電阻R0，半橋電路(A1、A2、R)，兩路移相網絡(φ1、φ2)，兩路相敏檢波器(PD1、PD2)，功能選擇轉換開關(S1a，S1b，S1c，S1d，S2a，S2b)和雙積分A／D轉換器等。Zx為被測元件。
如圖2所示給出正弦振蕩器作為信號源Us。Us通過限流電阻R0和被測元件Zx與半橋電路連接。半橋電路包括增益固定的放大器A1和電流／電壓轉換器，電流／電壓轉換器由量程電阻R和放大器A2組成。其輸出通過功能選擇轉換開關S1a、S1b與兩路移相網絡和兩路相敏檢波器連接。A1的輸出與被測元件兩端電壓成固定整數倍。
如圖3所示給出相位可調式有源RC移相網絡，其輸出通過功能選擇轉換開關S1c、S1d、S2a和S2b作為相敏檢波器的參考信號。
如圖4所示給出相敏檢波器原理圖，兩路相位檢波分別與半橋電路的兩路輸出相關，兩路輸出分別作為LSI雙積分A／D轉換器的參考信號(標準電壓)和輸入信號。
功能選擇轉換開關為互鎖多鍵開關，用于選擇電容量、電感值、品質因數和損耗等參數的測量，測量C時，S1撥向“C”端，S2撥向“L.C”端，余類推。
測量電容器電容C時，如圖5所示，Cp為并聯等效電容，Gp為并聯電導，令A1＝1，可得ùx＝
／(Gp＋jwcp)ùy＝－ùx.R(Gp＋jwcp)將移相90°后的ùx作為參考電壓對ùy進行相位檢波，可得到ùj＝ùxWRCp輸出電壓Uj為其平均值(直流分量)，即Uj＝KUxWRCp(K為檢波效率)將ùx經整形后用于對ùx本身進行相位檢波，可得Uy＝KUx(Ux為ùx的峰值)雙積分數字表頭的讀數N與其輸入電壓Vj、Vr之間有如下關系N＝(Vj／Vr)×1000＝WRC×1000由此可見，只要使WR為一個10的整數次冪，就可以從數字表的讀數中直接得到被測電容的容量C。
測量電感器的電感值L時，如圖6所示。如上所述同樣可得ùy＝－ùx(Rs＋jWL)／RU0＝ùy.j＝UxWL／RN＝WL×1000／R顯然，只需使W／R為一個10的整數次冪就可直接得到電感值L。
測量電容器損耗值D時，如圖7所示。
∵ùx＝ù／(Gp＋jwcp)ùy＝－ùR＝－ùxR(Gp＋jwcp)Ur＝｜ùy／ùx｜j＝KUxRWCPUj＝｜ùy／ùx｜R＝KUxRGP∴D＝Uj／Ur＝WCP／GP。
測量電感器Q值時，如圖8所示。
∵ùx＝－ùRùy＝ù(Rs＋jWL)＝－Ux(Rs＋jWL)／RUj＝ùy.j｜Rea｜＝WLKU／RUr＝ùy(－1)｜Rea｜＝R KU／R∴Q＝Uj／Ur＝WL／R。
Us采用正弦波振蕩器，頻率為1KHZ或100HZ。采用一般數字萬用表作為顯示、測量電路。
權利要求1.一種電感、電容、品質因數和損耗測量裝置，包括信號源、限流電阻、半橋電路、相敏檢波器、功能選擇轉換開關、顯示測量和電源電路等，其特征在于設有兩路移相電路，兩路相敏檢波器和LSI雙積分A/D轉換器；信號源為正弦振蕩器，并通過限流電阻R0和被測元件與半橋電路連接；半橋電路由放大器和電流/電壓轉換器組成，其輸出通過功能選擇轉換開關與兩路移相電路和兩路相敏檢波器連接；兩路移相器輸出信號分別作為兩路相敏檢波器的參考信號；兩路相敏檢波器的輸出分別作為LSI雙積分A/D轉換器的參考信號(標準信號)和輸入信號。
2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于半橋電路采用增益固定的放大器，電流／電壓轉換器由量程電阻R和放大器組成。
3.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述的正弦振蕩器的頻率為1KHZ或100HZ。
專利摘要本實用新型涉及一種測量電抗、阻抗及其派生特性的裝置。它提供一種測量精度較高，相位失真較小，量程范圍較大，適合與LSI雙積分式A/D轉換器直接配合完成全部測量功能，可與數字萬用表組合的多功能數字式電容、電感、品質因數和損耗的測量裝置。它包括信號源、限流電阻、半橋電路、兩路移相電路、兩路相敏檢波器、功能選擇轉換開關和LSI雙積分A/D轉換器等電路。
文檔編號G01R27/26GK2101250SQ9120171
公開日1992年4月8日 申請日期1991年1月26日 優先權日1991年1月26日
發明者徐光 申請人:福建省龍溪無線電廠