高频Q表及其应用.ppt

谐振法测量集中参数元件
谐振法又称Q表法,是以LC谐振回路谐振特性为基础而进行测量的方法。在高频段,谐振法受杂散耦合等的影响较小,且比较符合电感、电容的实际工作情况,因此,谐振法高频段测量结果比较可靠,是测量高频元件的常用方法。

2 测量电感
3 测量电容
4 Q表实例及使用方法
1

谐振法构成的测量仪器称为Q表,适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分组成,图1为Q表工作原理图,设测量回路电流有效值、总电感、总电容为I、L、C。
Q表各组
成部分的作用
如下:
信号源
耦合回路
Q值电压表
Lx
R
+
-
Us
测量回路
图1 Q表工作原理图
Cx
uA
R2
R1
1
2
3
4
Cs
Io
I
2
(1)信号源
信号源为正弦信号源,其振荡频率范围即为Q表工作频率范围。
(2)耦合回路
它将信号源输出的信号馈入到测量回路,其耦合方式通常为电阻耦合方式,称之为插入电阻,为减小信号源对测量回路的影响,要求耦合电阻R2要很小()。高频段、超高频段Q表则分别选用电容、电感作为Q表耦合元件。
信号源
耦合回路
Q值电压表
Lx
R
+
-
Us
测量回路
图1 Q表工作原理图
Cx
uA
R2
R1
1
2
3
4
Cs
Io
I
3
(3)Q值电压表
即Q值刻度的电压表,用于指示Q值大小。当Q值电压表指示电压最大时,测量回路处于谐振状态。
信号源
耦合回路
Q值电压表
Lx
R
+
-
Us
测量回路
图1 Q表工作原理图
Cx
uA
R2
R1
1
2
3
4
Cs
Io
I
4
(4)测量回路
即LC谐振回路,它由电感、电容及回路等效损耗电阻R组成。Q表就是根据该回路的谐振特性来测量的。
如果测量回路处于谐振状态,则存在如下关系:

I=Us/R=UL/XL=UC/XC
Q=XL/R=XC/R
Q=UC/Us=UL/Us
信号源
耦合回路
Q值电压表
Lx
R
+
-
Us
测量回路
图1 Q表工作原理图
Cx
uA
R2
R1
1
2
3
4
Cs
Io
I
(6-9)
5
可见,在Us一定时,电压表可以刻度成为Q值指示器;改变Io值可以扩大品质因数的测量范围,电流表则变成了Q值倍乘指示器。
6
①将1、2端短接,调节Cs到较大电容C1位置,调节信号源频率,使回路谐振,设谐振频率为f0,此时满足:
(6-10)
②去掉1、2之间的短路线,
将Lx接入回路,保持信号源频率
f0不变,调节Cs至C2使回路重新谐振,此时满足:
(6-11)
③求解式(6-10)和式(6-11)组成的方程组,得:
Lx
图2 串联替代法测量电感原理图
M
1
2
3
4
Cs
L
信号源
V
9
并联替代法
并联替代法适合测量大电感,始终将图2中1、2两端短接。其测量步骤如下:
①不接入Lx,调小可变电容Cs为C1,调节信号源频率使回路谐振,设谐振频率为f0,此时满足:
(6-12)
②将Lx接至3、4端,保持信号源频率f0不变,调节Cs至C2使回路重新谐振,此时满足:
(6-13)
③求解式(6-12)和式(6-13)组成的方程组,得:
Lx
M
1
2
3
4
Cs
L
信号源
V
10