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1、第22卷第4期增刊仪器仪表学报2001年8月一种新型数字电感测量仪的设计王立新傅崇岗洪智凤郑宏军(聊城师范学院聊城252059)摘要设计了一种新型数字电感测量仪,介绍了测量电路原理及其所用的元件,并进行了误差分析。关键词电感测量数字化误差分析DesignofaNewDigitalInductanceTesterWangLixinFuChonggangHongZhifengZhengHongjun(Liaochengteachersuniversity,liaocheng252059)AbstractInthispaperanewdigitalinductanceteste
2、risdesigned,itscircuitprincipleandcomponentsusedinthetesteraredescribed,anderroranalysisisgiven.KeywordsInductancetestDigitizationErroranalysis1a1引言当X=X0=(R2C+L)C时,F为正实数,因此运a放A1输出正弦波电压V1的频率为X0。此时被测电感a电感是一个基本的交流电参数,通常的测定方法L上的交流电压VL为:是给被测电感通一交流电流、测其两端的交流电压(或aajX0L(1+jX0RC)VL=V12(3-X0LC)R加一交
3、流电压、测其中的交流电流),从而确定电感系2aa2数值。但在这种测量方法中交流电流(或电压)的波动当LnRC时:ûVLû=ûV1û2L3RC会影响测试结果,从而带来测量误差。本文设计了一种aaVL经仪器放大器A2放大后与VL同时进入除法新型电感测量仪,有效地克服了上述缺点。器A3相除,可得:aaV222测量原理ûV3û=ûaû=K"2LV13RC其中:K"是与放大器A2的放大倍数和除法器A3a图1中,RLC串并联网络处于运放A1的正反馈的比例系数有关的常数。V3经交直流转换器后由数字支路,其反馈系数为:电压表显示的输出电压V0为:VaV0=K′ûVa3ûaFRF=a=V1
4、221其中:常数K′与交直流转换器的转换系数有关。R(3-XLC)+jX(RC+L-2)XC最后可得:V0=KL2其中:K=K′K"2。由此可知,输出电压V0与3RC被测电感量L成正比。3元件选择图1测量原理图由测量原理可知,该测试仪的输出电压V0与运114仪器仪表学报第22卷aa放A1的正弦振荡输出电压V1大小无关,V1的幅度波动并不影响测试结果,这也是该测量仪的优点所在。所以,对运放A1及反馈电阻RF1、RF2并无特殊要求,选通用元件(如BB公司的OPA27、OPA37等)即可。2由于测量条件LnRC的限制,电感L上的交流电压VL较弱,需采用放大倍数较高的差动输入放大
5、图3除法器MPY100的接法器。此外,为了避免A2对R、L、C谐振电路的负载效应可选用BB公司的高输入阻抗三运放单片集成仪器4误差分析放大器PGA204,其原理如图2所示。该放大器放大倍数可达1000,输出电压幅度可达±10V。该测量电路所采用的运放非常接近理想条件,由2此产生的误差很小。由计算可知作LnRC的处理所2带来的相对误差在L/RC=0.01时仅有0.4%。L/2RC越小相对误差越小。选择高精度电阻R及电容C并适当调节R、C的数值可在保证测量精度的条件下得到较宽的电感测量范围。利用标准元件测量结果表明,其测量精度在1%以内。图2仪器放大器PGA204原理图参考文
6、献除法器A3选择了BB公司的高精度多功能乘/除法器MPY100(DIV100亦可),本文中电路接法及输1卢文科.数字电感测试仪的研究.仪表技术,1998,6:35～入输出关系如图3所示。37.2清华大学电子学教研室编.模拟电子技术基础、高等教育出版社,1984.
