Измеритель электрического импеданса LCR-метры

Если элемент используется при постоянном смещении тока или напряжения и влияние этого смещения существенно, то нужно выбирать LCR-метр с возможностью обеспечения постоянного смещения.
Для уменьшения влияния соединительных проводов в измерителях RLC829 используют четырехзажимную схему подключения исследуемого элемента (рис. 1.10)

Рисунок ( 1.8. Четырехзажимная схема подключения RLC элемента
В измерителе RLC параметров предусмотрена возможность подачи на исследуемый элемент постоянных напряжения и (или) тока смещения как от внутреннего, так и от внешнего источника питания. Это позволяет исследовать зависимость измеряемых параметров от режима работы компонента (например, определить степень влияния тока подмагничивания на индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником, измерить зависимость емкости сегнето-электрического конденсатора от напряжения смещения, снято вольт-фарадную характеристику варикапа и пр.).
Прибор предназначен для измерения сопротивления, ёмкости, индуктивности, тангенса угла потерь, добротности, эквивалентного последовательного или параллельного сопротивления, комплексного сопротивления (Z) и фазового сдвига между током и напряжением (θ).
Запуск измерений - автоматический или ручной. В автоматическом режиме предусмотрено три скорости измерений – SLOW (порядка 1 измерение/с), MEDIUM – 3 измерения/с и FAST – более 7 измерений /с. В приборе предусмотрен автоматический выбор предела измерения. Это несколько замедляет работу, поэтому при исследовании однотипных элементов (например, партии резисторов) удобно использовать режим фиксации предела (RANGE HOLD), что несколько сокращает время измерения.
Базовая погрешность прибора не хуже: по R, L, C, Z: 0.1%, при измерении D, Q: 0.0005; погрешность измерения фазы θ: 0.030 - 14 –
Это позволяет проводить измерения не только на стандартных частотах (100Гц, 1 кГц, 10 кГц и 100 кГц), но и сформировать практически непрерывную сетку частот измерительного сигнала. Рабочая сетка частот устанавливается в приборе по следующему правилу:

где n- целое число.
При наборе требуемой частоты с панели управления прибор округляет ее до ближайшего значения собственной сетки частот. В приборе предусмотрена возможность подачи постоянного смещения (внутреннего или внешнего) на исследуемый компонент (конденсатор или индуктивность). Это необходимо при исследовании нелинейных компонентов - например, варикапов, емкость которых зависит от приложенного постоянного напряжения. Уровень тест-сигнала, подаваемого на исследуемый компонент, регулируется в широких пределах с шагом 5 мВ. Выбор разного уровня сигнала необходим при измерении компонентов, параметры которых зависят от амплитуды. Предусмотрен режим постоянного уровня тест - сигнала (C.V.). При этом генератор прибора поддерживает на выходных зажимах постоянный уровень сигнала, мало зависящий от импеданса компонента. Результаты выводятся на табло в абсолютных и относительных единицах (∆-измерения).
Режим усреднения результатов позволяет проводить многократные измерения. Установленные предварительно параметры прибора могут быть сохранены в энергонезависимой памяти прибора и вызваны при его следующем включении.
2 АНАЛИЗ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫБРАННОГО СИ
Внутрисхемный измеритель LCR/ESR с синтезом частоты компании B&K Precision представляет собой высокоточный контрольно-измерительный прибор, используемый для измерения индуктивностей, конденсаторов и резисторов с базовой погрешностью 0,1%. Кроме того, с помощью встроенных функций измерения напряжения, постоянного/переменного тока и проверки целостности диодных/звуковых цепей, модель 889B может не только помочь инженерам и студентам осмыслить характеристики комплектующих электронного оборудования, но также использоваться в качестве важнейшего инструмента на любом рабочем столе.
Возможности и преимущества выбранного СИ.
Измерение сопротивления, ёмкости, индуктивности, тангенса угла потерь, добротности, эквивалентного последовательного/ параллельного сопротивления;
Диапазон индикации от 0,00001 (Ом, пФ, мГн) до 99999 (кОм, мкФ, Гн);
Базовая погрешность 0,1%;
Тест-сигнал 100 Гц - 100 кГц;
Последовательная/параллельная схема замещения;
Внутренне смещение 2 В, внешнее смещения до 30 В;
Запись/считывание до 100 профилей;
Одновременная индикация двух результатов измерения;
Измерение в абсолютных и относительных единицах, ∆-измерения;
Усреднение результатов измерения (1 – 255);
Программная компенсация начальной емкости и сопротивления;
Большой высококонтрастный ЖК-дисплей с подсветкой;
Интерфейс для сортировки компонентов.
Измеритель LCR выполнены в виде моноблока с питанием от сети (100 ... 240) В частотой (50 ... 60) Гц. На передней панели расположены цифровая шкала, кнопки управления выбором измеряемых параметров и режимов измерений, гнезда для подключения измерительного кабеля. На задней панели находятся разъем для подключения шнура сетевого питания и гнезда для подключения внешнего источника смещения.
Использование встроенного процессора в измерителях LCR обеспечивает высокую надежность и точность измерения в широком диапазоне измерения полных сопротивлений.
Результат измерения представлен в виде пятиразрядногочисла от ,00001 до 99999 при измерении основных параметров: индуктивности (L), емкости (С), сопротивления (R) и полного сопротивления (Z), и четырехразрядного числа от ,0001 до 9999 при измерении производных параметров: тангенса угла диэлектрических потерь (D), добротности (Q) и фазового угла (8). Одновременно с этим на индикаторе отображаются установленные режимы измерения и вспомогательные установки.

Таблица 2.1 (Технические характеристики прецезионного измерителя LCR-829
Технические характеристики 889В Частота 100Гц, 120Гц, 1кГц, 10кГц, 100кГц, 20 кГц ± 10% Погрешность частоты ± 0,1% Уровень 1 В rms*; 0,25 В rms; 0,05 В rms; 1 В пост. тока (для DCR) Погрешность уровня ± 5% Выходной импеданс 100 Ом, ± 5% ДИАПАЗОН ИЗМЕРЕНИЙ Импеданс (Z) Частота Максимум Минимум Лучшее разрешение DCR
100 Гц
120 Гц
1 кГц
10 кГц
100 кГц
200 кГц 20 Мом
20 Мом
20 Мом
20 Мом
20 Мом
20 Мом
20 Мом 0,1 Ом
0,1 Ом
0,1 Ом
0,1 Ом
0,1 Ом
0,1 Ом
0,1 Ом 0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001 Емкостное сопротивление (С) Частота Максимум Минимум Лучшее разрешение 100 Гц
120 Гц
1 кГц
10 кГц
100 кГц
200 кГц 15,91 мФ
13,26 мФ
1,591 мкФ
159,1 мкФ
15,91 пФ
0,079 пФ 79,57 пФ
66,31 пФ
7,957 пФ
0,795 пФ
0,795 пФ
795,7 пФ 0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001 Индуктивность (L) Частота Максимум Минимум Лучшее разрешение 100 Гц
120 Гц
1 кГц
10 кГц
100 кГц
200 кГц 9999 Гн
9999 Гн
3183 Гн
318,3 Гн
31,83 Гн
15,91 Гн 159,1 мкГн
132,6 мкГн
15,91 мкГн
1,591 мкГн
0,159 мкГн
0,159 мкГн 0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001 ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Рабочая температура 32° - 104°F (0° - 40°C) Температура хранения -4° - 158°F (-20° - 70°C) Относительная влажность До 85% Работа от сети 110/220 В переменного тока, 60/50 Гц Основные средства поверки:
частотомер Ч3-63/l 0,1 Гц ... 1000 МГц, погрешность 5х10-7;
меры сопротивления Еl-5 класс точности 0,02;
магазин сопротивлений Р4002 класс точности 0,02;
меры емкости Р597 класс точности 0,02;
магазин сопротивлений Р4830/2 класс точности 0,02;
меры индуктивности Р596 класс точности 0,02.
Межповерочный интервал 1 год.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Измерители электрического импеданса широко применяются во многих отраслях промышленности и в быту.
В основном, измеритель электрического импеданса - это малогабаритный прибор, имеющий низкую точность или цифровой прибор с высокой точностью, но имеющий большие габариты.
В настоящий момент на рынке средств измерения присутствует достаточное количество измерителей RLC, отличающихся как ценой, так и функциональными возможностями.
Выбор средства измерения должен осуществляться в каждом конкретном случае по-разному.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели измерителя электрического импеданса должны соответствовать следующим параметрам: низкая себестоимость, малые габаритные размеры, малое собственное потребление, оптимальные метрологические характеристики.
В результате выполнения курсовой работы бал выбран прецизионный измеритель LCR-889В, имеющий высокую точность, низкую погрешность измерений и широкий диапазон функций и параметров.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: Учебное пособие для студентов втузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 384 с.
Васильченко Е. Измерение параметров магнитопроводов резонансным методом. -М.: Солон-Пресс, 2003. – 10 c.
Дедюхин А. А. Обзор современных измерителей импеданса (измерители RLC). http://www.pnst. ru/info.php/articles/lcr-meters.htm.
Мелентьев В.С., Костенко Е.В., Миронов Д.А. Аппроксимационные методы раздельного определения параметров двухэлементных двухполюсных электрических цепей // Ползуновский вестник. - 2011. - № 3/1. – С. 47-50.
Миронов Э.Г. Методы и средства измерений: Учебное пособие. – Екатеринбург: ГОУ ВПО “Уральский государственный технический университет – УПИ”. - 2009. - 463 с.
Щепетов А.Г. Теория, расчет и проектирование измерительных устройств. Часть 2. – М.: ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 2008. - 344 с.








3