Резонансный метод измерения параметров цепей. Куметр: принцип действия, структура, измерения

Резонансный метод измерения основывается на определении резонансной частоты колебательного контура, составленного из образцового и измеряемого элементов (индуктивностей или емкостей). Этот метод применяется для измерения индуктивностей и емкостей только на высокой частоте, так как в области низких частот резонансные явления проявляются недостаточно резко, что не позволяет получить высокую точность измерения. Известно несколько вариантов резонансного метода, на основе которых построены средства измерения параметров двухполюсников. Рассмотрим принцип действия прибора, измеряющего добротность – куметра.

Схема измерителя добротности включает источник питания – высокочастотный генератор ГВЧ, последовательный колебательный контур, образуемый катушкой L с активным сопротивлением RL и конденсатором Cобр. Напряжение на выходе генератора и на конденсаторе Cобр измеряется вольтметрами с высокоомным входом V1 и V2. Измерением частоты ГВЧ или емкости конденсатора Cобр можно настроить колебательный контур в резонанс. Известно, что при резонансе напряжение на конденсаторе и на индуктивности оказывается в Q раз больше, чем напряжение питания U1.

Q = 1/ωCобрRL или Q = ωL/RL

Измерение индуктивности производится следующим образом: катушка, индуктивность Lx которой необходимо измерить, подсоединяется к зажимам L и при заданной частоте питания f контур настраивается в резонанс изменением емкости Cобр. При резонансе отклонение стрелки вольтметра V2 будет максимальным.

Lx = 1/ω^2Cобр

Где значение Cобр отсчитывается по шкале конденсатора переменной емкости.

При измерении емкости к зажимам L подсоединяется образцовая катушка индуктивности Lобр и измерение выполняется в два этапа. Вначале изменением частоты генератора контур Lобр Cобр настраивается в резонанс. Резонансная частота

Далее, конденсатор, емкость которого Cx необходимо измерить, подключается параллельно конденсатору Cобр и, не меняя частоты генератора, контур снова настраивают в резонанс измерением емкости образцового конденсатора. Так как резонансная частота не изменилась, то (2). Приравняв (1) и (2), получим

Cx = Cобр1 - C обр2. При измерении добротности контура она может быть определена по показаниям вольтметров Q = U1/U2. Если поддерживать напряжение питания U1 постоянным, то шкала вольтметра V2 может быть проградуирована непосредственно в единицах добротности.