[实用新型]电感电容品质因数损耗测量装置

说明书

本发明涉及一种测量电抗、阻抗及其派生特性的装置。

已有的半桥电路用于测量电感L、电容C、品质因数Q和损耗D等参数时，采用四相位发生器，单路相敏检波（PSD），快速滤波（LPF）和大规模集成电路（LSI）双积分式A／D变换。（参见唐统一、王怀亮等《交流电桥》，P264～281，机械工业出版社，1988.4）。

亨利（Henry.P.HALL，见IEEE仪器与测量，第22卷，1973年12月第387～390页）提出一种CRL参数测量仪，包括半桥电路、放大电路、高低通滤波器、功能转换开关、一路相敏检波、比较器和逻辑电路以及显示电路、计数器和电源。

上述电路中的双积分电路的输入端由复杂的逻辑电路控制，在积分期与反积分期期间分别与半桥电路的两路输出相关，属于分时测量。

由于只有一路相位检波，逻辑控制电路就必须在整个测量期间不断地改换半桥电路的两路输出及PSD的参考相位，因此对控制电路及滤波器的要求均很高。

本发明的目的在于提供一种测量精度较高，相位失真较小，量程范围较大，适合与LSI双积分式A／D转换器直接配合完成全部测量功能。可与数字万用表组合的多功能数字测量装置，主要用于测量电容器容量C、损耗D，电感器电感L、品质因数Q等参数。

本装置主要包括信号源Us，限流电阻R₀，半桥电路（A₁、A₂、R），两路移相电路（φ₁、φ₂），两路相敏检波器（PD₁、PD₂）、功能选择转换开关和双积分A／D转换器以及显示测量和电源电路等。

信号源Us为正弦振荡器。半桥电路包括放大器A₁和电流／电压转换器（量程电阻R和放大器A₂组成）。两路相位检波（PD₁、PD₂）分别与半桥电路的两路输出相关，其参考信号由两路移相器（φ₁、φ₂）提供，其两路输出分别作为双积分A／D转换器的参考信号（标准电压）和输入信号。

本装置由于采用了两路相位检波器，可直接与LSI双积分A／D转换器接口，完成矢量相除功能，在测量期间，开关不必切换，仅在改变功能时才切换。所以电路简单，性能好，误差小。两路相位检波器的参考信号不直接取自信号源，而取自半桥的电压或电流取样端，即A₁或A₂的输出端，具有附加相移小，测量准确的优点。移相网络可选用相位可调式有源RC移相网络，可调范围大，精度高，有利于减少相位引起的误差。本装置对振荡源长期稳定度要求不高，仅要求在每次测量周期内振荡器振幅、频率稳定度优于整个装置的准确度就可以了，并可与数字万用表结合组成多功能数字表。

图1为本装置工作原理图。

图2为振荡器电路原理图。

图3为移相电路原理图。

图4为相敏检波器原理图。

图5为测量电容器电容原理图。

图6为测量电感原理图。

图7为测量电容器损耗D值原理图。

图8为测量电感器Q值原理图。

实施例：如图1所示，本装置包括信号源Us，限流电阻R₀，半桥电路（A₁、A₂、R），两路移相网络（φ₁、φ₂），两路相敏检波器（PD₁、PD₂），功能选择转换开关（S_1a，S_1b，S_1c，S_1d，S_2a，S_2b）和双积分A／D转换器等。Zx为被测元件。

如图2所示给出正弦振荡器作为信号源Us。Us通过限流电阻R₀和被测元件Zx与半桥电路连接。半桥电路包括增益固定的放大器A₁和电流／电压转换器，电流／电压转换器由量程电阻R和放大器A₂组成。其输出通过功能选择转换开关S_1a、S_1b与两路移相网络和两路相敏检波器连接。A₁的输出与被测元件两端电压成固定整数倍。