Обзор современных измерителей импеданса (измерители RLC)

Обзор современных измерителей импеданса (измерители RLC)

Дедюхин А.А.

Введение

Для измерения комплексных параметров цепей на различных частотах или комплексного сопротивления предназначены приборы, которые называют измерители импеданса. Если прибор имеет возможность измерения комплексной проводимости (амитанса), то такой прибор называется измеритель иммитанса. Чаще всего эти приборы упрощенно называют измерители RLC, хотя это название не отражает реального функционального назначения этих средств измерения. Кроме измерения R, L и C, в зависимости от типа, эти приборы позволяют измерять такие параметры как:

• добротность цепи или электронного компонента;
• тангенс угла потерь;
• комплексное сопротивление на различных частотах;
• фазовый сдвиг между током и напряжением в цепи;
• активное сопротивление постоянному току.

Основными характеристикам измерителей импеданса, кроме диапазона и погрешности измерения R, L и C являются:

• частотный диапазон тестового сигнала, чем шире частотный диапазон, тем шире пределы измерения L и C приборе Для измерения малых емкостей и индуктивностей необходима как можно более высокая частота тестового сигнала.
• пределы изменения уровня тестового сигнала и возможность его стабилизации при изменении сопротивления измеряемой цепи;
• наличие внутреннего и внешнего смещения тестового сигнала постоянным напряжением (например, необходимо для измерения емкости варикапов);
• возможность связи прибора с персональным компьютером для документирования результатов измерения или программной обработки результатов измерения (например, построение графиков зависимости емкости или индуктивности от температуры в реальном масштабе времени и т.п.)
• возможность программирования прибора для сортировки и отбраковки компонентов на производстве; возможность подключения механического манипулятора.

Принцип измерения всех измерителей импеданса (иммитанса) основан на анализе прохождения тестового сигнала с заданной частотой через цепь, обладающую комплексным сопротивлением и последующим сравнением с опорным напряжением.

Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект и на объекте измеряется напряжение. Ток, протекающий через объект, с помощью внутреннего преобразователя ток-напряжение преобразуется в напряжение. Измерение отношения этих двух напряжений и дает полное сопротивление цепи.

Графическое представление полного сопротивления представлено на рис. 1. Как видно на рис.1, полное сопротивление Z состоит из двух компонентов. Один это активное сопротивление RS, второй реактивное сопротивление XS.

Рис.1

Комплексное сопротивление Z определяется как:

(формула № 1)

Из формулы 1 следует, что:

Активное сопротивление RS связано с комплексным сопротивлением как:

(формула № 2)

И соответственно реактивное сопротивление XS связано с комплексным сопротивлением как:

(формула № 3)

где Θ - угол между активным и комплексным сопротивлением

Из рис.1 так же следует, что комплексное сопротивление связано с активным и реактивным как:

(формула № 4)

Существует два типа реактивного сопротивления емкостное XС и индуктивное XL. Исходя из параметров емкости, индуктивности и частоты они определяются как:

(формула № 5)

(формула № 6)

Где C (L) -значение емкости (индуктивности),
f- частота на которой измеряется реактивное сопротивление

Из практики измерения известно, что наиболее оптимальным, сточки зрения погрешности измерения, является измерение сопротивлений в пределах от 0,1 Ом до 10 МОм. Измерение сопротивления ниже 0,1 Ом требует применения специальных методов с большими токами, а измерение сопротивления выше 10 Мом требует более высокого напряжения. Из формул 5 и 6 следует, что для измерения малых индуктивностей и емкостей следует использовать более высокие частоты, а для измерения больших емкостей и больших индуктивностей наоборот более низкие.

Формулы 5 и 6 определяют значение реактивных сопротивлений для идеальных емкостей и индуктивностей. Реально каждая ёмкость имеет свое внутреннее конечное сопротивление между пластинами, которое приводит к возникновению внутренних утечек. Это сопротивление зависит от частоты. Очевидно, что чем меньше это сопротивление, тем лучше ёмкость. Аналогично и для индуктивности, любая индуктивность имеет активное сопротивление витков, магнитный поток рассеивания и другие параметры, влияющие на отклонение идеальной индуктивности от реальной. Для оценки степени внутренних потерь в емкостях и индуктивностях вводят параметр тангенс угла потерь (или тангенс угла диэлектрических потерь). Для последовательной схемы замещения (понятие последовательной и параллельной схемы замещения следует ниже) определяется как:

(формула № 7)

(формула № 8)

Для параллельной схемы замещения, формулы расчета тангенса потерь имеют обратный вид:

(формула № 9)

(формула № 10)

Существует второй параметр, определяющий потери в реактивных элементах - это добротность. Добротность это величина обратная тангенсу угла потерь:

(формула № 11)

Исторически сложилось так, что потери в емкости оценивают по тангенсу угла потерь, а в индуктивности по величине добротности, хотя, еще раз подчеркнем, эти величины являются обратными друг другу и для емкости возможно понятие добротность, так же как и для индуктивности возможно понятие тангенса угла потерь.

Формулы c № 1 по № 11 определяют основные понятия и взаимосвязи из области измерения комплексных и реактивных сопротивлений.

В практике измерения комплексных сопротивлений также существуют понятия параллельной или последовательной схемы замещения. Она представляет собой схему, на которой отражены все возможные сопротивления (как активные так и реактивные ) оказывающие влияние на полное сопротивление цепи или компонента. Выбор схемы замещения зависит от частоты сигнала в цепи и учитывает, какое реактивное сопротивление при этой частоте оказывает большее влияние. Так, например, для емкости, схема замещения включает последовательное сопротивление выводов, обладающих как активным так и индуктивным характером, собственно ёмкость, а так же параллельное обкладкам емкости паразитное сопротивление. При достаточно большой емкости и небольшой частоте, паразитная индуктивность выводов не оказывает практически никакого влияния на комплексное сопротивление (см. формулу 5), но при увеличении частоты, когда реактивное сопротивление емкости уменьшается (см. формулу 6), а реактивное сопротивление индуктивности увеличивается, характер сопротивления, а следовательно и результат измерения емкости может быть существенно искажен.

Из всего сказанного выше, следует, что при проведении измерений с помощью измерителя RLC необходимо учитывать следующее:

1. Выбор частоты измерения емкости и индуктивности должен быть осуществлен грамотно, с учетом величин этих элементов. Для достижения более низкой погрешности измерения, малые значения индуктивности (мкГн) и емкости (пФ) следует измерять на более высоких частотах, а большие значения индуктивности (Гн) и емкости (мФ) следует измерять на более низких частотах.
2. Так же корректно должна быть выбрана и схема замещения. При больших значениях индуктивности (Гн) и емкости (мФ) следует выбрать параллельную схему замещения. При малых значениях индуктивности (мкГн) и емкости (пФ) следует выбирать последовательную схему замещения.

Пренебрежение этими правилами значительно искажает достоверность измерения.

В настоящий момент на рынке средств измерения присутствует достаточное количество измерителей RLC, отличающихся как ценой, так и функциональными возможностями. Обзор и анализ возможностей начнем с более простых моделей.

Измеритель RLC MIC-4070D

MIC-4070D наиболее простой и, соответственно самый дешевый, измеритель RLC из существующих на рынке.

Прибор имеет ручной выбор пределов измерения с помощью поворотного переключателя. Контроль правильности выбора предела измерения контролируется оператором по ЖК-индикатору: если предел измерения низкий на индикаторе высвечивается надпись "OL", если высокий - значение измеряемой величины будет иметь низкое значение. Выбор частоты измерения и схемы замещения выбирается прибором автоматически, исходя из установленного предела измерения. Это позволяет исключить ошибку оператора, вызванную неправильным выбором частоты измерения и схемы замещения, что может исказить результат измерения. Прибор позволяет измерять добротность для индуктивности и тангенс потерь для емкости. Переключение с измерения реактивного сопротивления на измерение добротности (тангенса потерь) осуществляется ползунковым переключателем. Одновременная индикация величины реактивного сопротивления и вспомогательных параметров невозможна.

Достоинства MIC-4070D: Небольшие масса-габаритные размеры; Низкая стоимость; Автономное питание; Достаточно широкий диапазон измерения; Автоматический выбор частоты измерения и схемы замещения; Возможность измерения SMD-компонентов.

Недостатки: Только две частоты измерения-120Гц и 1 КГц; Индикация только одного измеряемого параметра; Невозможность изменения уровня тест-сигнала; Нет связи с ПК

Измеритель RLC Е7-22

Это портативный измеритель RLC обладающий достаточно широкими функциональными возможностям особенно в направлении допускового контроля по различным параметрам.

Приборы обладают следующими функциональными особенностями:

• Выбор частоты измерения (120 Гц или 1 кГц).
• Выбор параллельной или последовательной схемы замещения.
• Автоматический выбор пределов измерения с возможностью фиксации выбранного предела.
• Два индикатора - один для индикации основных параметров, второй для индикации вспомогательных параметров.
• Возможность выбора измерения и индикации таких вспомогательных параметров как добротность (D) тангенс потерь (Q) и оммическое сопротивление (R).
• Фиксация минимальных, максимальных или средних значений.
• Определение среднего значения из измеренного массива.
• Относительные измерения.
• Функция допускового контроля.
• Программная компенсация режимов коротко замыкания (КЗ) и холостого хода (ХХ).

Некоторые особенности и функциональные возможности измерителя RLC Е7-22 не имеют аналогов даже в более дорогих и сложных моделях измерителей RLC, что делает его очень популярным не только среди рядовых пользователей, но и среди конструкторов-разработчиков радиоэлектронной аппаратуры. Для чего применяются различные частоты измерения и чем обусловлен выбор схемы замещения или что такое добротность и тангенс потерь уже было рассмотрено в первой части статьи.

Автоматический выбор пределов измерения - если измерения параметров компонентов производятся в широком диапазоне или значение измеряемой величины неизвестно, возникает необходимость правильного выбора предела измерения. В измерителях с ручным выбором предела измерения это приводит к увеличению времени измерения из-за необходимости выбора правильного предела. Но индикация результата измерения еще не означает, что выбран правильный предел измерения. Известно, что более достоверным является тот результат измерения, который находится ближе к концу предела измерения. Например, выбран предел измерения 10 мкФ, на индикаторе отображается измеренное значение 0,1 мкФ. При выборе предела измерения 1 мкФ на индикаторе также отображается значение 0,1 мкФ. Какой результат измерения будет более точным? Естественно полученный на пределе 1 мкФ! Т.к полученное в результате измерение значение 0,1 мкФ находится ближе к 1 мкФ чем к 10 мкФ. Это конечно упрощенный подход к оценке погрешности, но он отражает смысл необходимости правильного выбора пределов измерения. В средствах измерения с ручным выбором пределов измерения получение достоверного результата сводится к последовательному перебору пределов измерения от максимального к минимальному, по принципу "недолет…, недолет…, перелет!". "Перелет" это значение предела измерения, при котором прибор показывает, что поданная на вход величин превышает выбранный предел. Предшествующий этому предел измерения и был оптимальным для получения более достоверного результата измерения. Видно, что ручной выбор пределов измерения увеличивает время измерения параметров компонентов с неизвестными параметрами. При автоматическом выборе пределов измерения, внутренняя схема анализа самостоятельно выбирает наиболее оптимальный с точки зрения погрешности предел измерения и это процесс проходит гораздо быстрее, чем в ручном режиме. Но выбор предел измерения происходит так же по принципу перебора пределов, и в случае проведении измерения на однотипных компонентах предел измерения каждый раз выбирается заново и, все равно останавливается на том который был до этого! Это уже не сокращает, а увеличивает время измерения. Как быть в этом случае? Необходима фиксация предела измерения. Технически это выглядит так - первое измерения производится в автоматическом режиме, после этого производится фиксация предела измерения, и последующие измерения уже проводятся на фиксированном пределе. Большинство современных средств измерения реализуют именно этот принцип, не исключение и измеритель RLC Е7-22.

Фиксация минимальных, максимальных или средних значений - этот вид измерений широко распространен в цифровых мультиметрах, но очень редко встречается в измерителях RLC. Применение его в мультиметрах ясно - при подключении к цепи фиксирует экстремальные значения измеряемого параметра. Но какие преимущества он дает при использовании в измерителях RLC? Несколько примеров.
Для набора статистики и определения качества изготовления, из партии емкостей необходимо определить минимальные и максимальные значения емкостей. Очевидно, что если прибор не оборудован функцией фиксации минимальных и максимальных значений, сотруднику, отвечающему за контроль компонентов, придется фиксировать измеренные значения всех компонентов, а после этого проводить анализ. В приборе, имеющем такую функцию, номинальные значения емкости не имеют большого значения для оператора, записей вести не надо. После проведения измерений достаточно только считать с индикатора экстремальные значения и сравнить их с паспортными данными для этой партии. Второй пример: необходимо определить изменение емкости от температуры (температурный коэффициент емкости). Наличие функции фиксации экстремальных значений это облегчит процесс измерения.

Другая интересная функция измерителя RLC Е7-22, отсутствующая в приборах аналогичного класса, это вычисление средних арифметических значений. В этом режиме прибор фиксирует до 3000 различных результатов измерений (разница между последующими значениями должна превышать 50 единиц младшего разряда, это защита от фиксации ложных значений вызванных флуктуацией цифровых преобразователей). В этом случае на основном индикаторе индицируется средне арифметическое значение, а на вспомогательном количество проведенных измерений.

Относительные измерения. В современных средствах измерения этот режим сочетает два назначения.

1. Компенсация начальных параметров соединительных проводов и выходных цепей измерителя RLC. Очевидно, что при измерении малых значений сопротивления, емкости индуктивности паразитное влияние оказывают цепи по которым происходит подключение измеряемого элемента к измерителю RLC, поскольку эти цепи имеют собственное сопротивление, ёмкость и индуктивность. При значении паразитных параметров близких к значениям измеряемых параметров элементов погрешность измерения будет велика, поскольку к измеряемому значению будет добавлено паразитное влияние соединительных цепей. О достоверности измерения в этом случае говорить не приходится. Компенсация начальных параметров сводится к измерению их значений и вычитанию из результата измерения этого измеренного значения. При включении режима относительных измерений, последнее измеренное значение записывается в память как эталонное (Nэталон.), В режиме относительных измерений на цифровой шкале отображается величина Nотобр., равная
   Nотобр.=Nвх. - Nэталон.,
   где Nвх. - измеренное текущее значение.
   Видно, что компенсация начальных параметров измерителя RLC аналогична вращению регулятора "установка 0" в аналоговых измерителях.
2. Поскольку, как было указано выше, в память измерителя заносится некоторое значение измеренной величины присутствующее на индикаторе и в последствии оно используется как эталонное, к измерителю RLC может быть подключен некоторый компонент, измеренное значение которого может быть использовано как эталонное. Т.е подключив к входу некоторое сопротивление и включив режим относительных измерений, в дальнейшем представляется возможным производить измерения относительно этого сопротивления, а результат измерения будет некоторое положительное число, в случае если второе сопротивление больше опорного или отрицательным, если второе сопротивление будет меньше. Эта функция позволяет производить относительные измерения по отношению к значению любого реального элемента (ёмкость, индуктивность или сопротивление), подключенному к входным гнездам измерителя RLC 41(R).

В измерителе RLC Е7-22 реализован и третий тип относительных измерений. В меню установок, в память измерителя возможно в цифровом виде с клавиатуры ввести номинальное значение, которое впоследствии будет использоваться как опорное при относительных измерениях. Т.е это режим аналогичен описанному в п.2 с той лишь разницей, что в качестве опорного используется значение не реального радио-элемента подключенного к входным гнездам, а идеального с определенным пользователем значением.

Практическое применение режима относительных измерений - это как уже было сказано компенсация влияния соединительных проводников и гнезд измерителя RLC при проведении измерений малых значений радиокомпонентов и определение разброса параметров емкостей, индуктивностей и сопротивлений.

Функция допускового контроля. Основное назначение функции допускового контроля это обеспечить быструю проверку соответствия номиналов и отбраковку тестируемых компонентов при сравнении с заранее заданной величиной. В измерителях RLC Е7-22 реализованы два вида допускового контроля:

1. Допусковый контроль по верхнему и нижнему пределу. Так называемый режим "Годен - Не годен". В режиме программирования в память измерителя записываются два предельных значения. Одно соответствует нижнему пределу, второе - верхнему. В процессе измерения происходит сравнение измеренного значения подключенного к входным гнездам компонента с записанным в память. В случае если измеренное значение выходит за пределы нижней или верхней границы - раздается звуковой сигнал. В этом случае у пользователя нет необходимости контролировать измеренное значение по индикатору измерителя RLC, поскольку интерес представляет сам факт соответствия, а не реальный номинал радиокомпонента. В качестве примера можно привести входной контроль партии емкостей с номинальным значением 470 мкФ (+20 %, -10 %). Нижний предел, в этом случае составит 423 мкФ, верхний 564 мкФ. Все емкости в процессе тестирования, значения которых лежат в пределах от 423 до 564 мкФ будут признаны годными, вне этих пределов - будут браковаться по звуковому сигналу.
2. Следующий вариант допускового контроля - это сравнение с заданной опорной величиной и отбраковка элементов значения, которых превышают отклонения на 1%, 5%, 10% и 20%. Такой режим допускового контроля удобен при отборе из партии наиболее прецизионных компонентов с номинальным отклонением, которое, например, не должно превышать 5%. Остальные компоненты, с большим отклонением, могут быть использованы при производстве других изделий.

Программная компенсация режимов коротко замыкания (КЗ) и холостого хода (ХХ). Выполнение этой процедуры характерно для измерителей RLC обладающих высокой точность измерения и необходимо как раз для обеспечения этой точности измерения. Физически выполнение этой процедуры является "установкой нуля" при подключенных измерительных проводниках и отсутствии измеряемого компонента и схоже с описанной ранее процедурой относительных измерений для компенсации начальных параметров. Отличие состоит в том, что при такой компенсации происходит калибровка на всех доступных частотах и уровнях измерения, а область памяти выделенная для относительных измерений остается свободной для дальнейшего использования. Компенсация КЗ необходима при прецизионном измерении сопротивления и индуктивности, поскольку на постоянном токе и при нулевых значениях эти компоненты представляют собой короткое замыкание. Компенсация ХХ необходима при прецизионном измерении емкости, поскольку на постоянном токе и при нулевых значениях ёмкость представляет собой обрыв.

Хочется отметить, что все описанные выше функции измерителя RLC Е7-22 реализованы аппаратно в приборе весом всего 365 грамм, а не программно на внешнем компьютере, как в измерителях RLC других производителей! И этот измеритель является на сегодняшний день наиболее удачным в соотношении цена - качество - функциональность. Использование программного обеспечения для измерителя RLC Е7-22 позволяет не только расширить функциональные его возможности, но и вести документирование измерений, производить анализ и накопление статистики.

Измеритель MT 4080A и MT 4080D

Это так же портативный измеритель RLC обладающий широкими функциональными возможностям, расширенным частотным диапазоном и повышенной точностью измерения. Отличия между моделями с литерой "А" и "D" состоят в частоте тест сигнала. В измерителе МТ 4080А верхняя частота тест сигнала составляет 100 кГц, в измерителе МТ-4080D она составляет 10 кГц. Как уже упоминалась в первой части статьи, более высокая частота тест-сигнала позволяет снизить погрешность измерения малых величин емкости и индуктивности, более низкая частота тест-сигнала позволяет уменьшить погрешность измерения больших величин емкости и индуктивности. Измерители RLC МТ- 4080 имеют уникальный для портативных измерителе RLC набор частот тест-сигнала, это- 100 Гц, 120 Гц, 1кГц, 10 кГц и для МТ-4080А 100 кГц.

Приборы обладают следующими функциональными особенностями:

• Выбор частоты измерения (100 Гц, 120 Гц, 1кГц, 10 кГц и для МТ-4080А 100 кГц)
• Выбор уровня тест-сигнала
• Выбор скорости измерения
• Относительные измерения
• Выбор параллельной или последовательной схемы замещения
• Автоматический выбор пределов измерения с возможностью фиксации выбранного предела
• Два индикатора - один для индикации основных параметров, второй для индикации вспомогательных параметров
• Возможность выбора измерения и индикации таких вспомогательных параметров как добротность (D) тангенс потерь (Q) и эквивалентное последовательное сопротивление (R), при установке последовательной схемы замещения
• Программная компенсация режимов коротко замыкания (КЗ) и холостого хода (ХХ)
• Беспроводный инфракрасный интерфейс для связи с компьютером
• Внутренний аккумулятор, обеспечивающий автономную работу и автоматически заражающийся при работе от сети 220В

Эти особенности в основном аналогичны возможностям измерителя RLC 41(R) и в дополнительных комментариях не нуждаются.

Но измерители МТ-4080 обладают рядом уникальных возможностей, аналогов которым не существует в других моделях измерителей RLC:

• Базовая погрешность измерения составляет 0,2 %! Такой низкой погрешностью измерения не обладает ни один портативный измеритель RLC в мире!
• Это единственный в своем роде измеритель RLC, позволяющий производить измерения емкости и индуктивности не только на различных частотах тест-сигнала, но и омическое сопротивление постоянному току. Ни один портативный измеритель RLC в мире не обладает такой возможностью! Это, например, позволяет производить не только измерение емкости электролитических конденсаторов, но и определять внутренние утечки на постоянном напряжении.
• Это единственный в своем роде измеритель RLC позволяющий в прямом виде производить измерения комплексного сопротивления цепи. Из формулы (4) первой части статьи следует, что для определения комплексного сопротивления цепи необходимо занять активное и реактивное сопротивление (включая емкостную и индуктивную составляющую), только после этого представляется возможным рассчитать характер цепи. Измеритель RLC МТ-4080 позволяет не только в прямом виде произвести измерения комплексного сопротивления цепи, но так же произвести измерения и отобразить на дополнительном индикаторе фазовый сдвиг между током и напряжением выраженный в градусах, что позволяет оперативно определять характер измеряемой цепи - емкостной, индуктивный или активный.

Применение измерителя RLC МТ-4080 выходит за рамки "банального" измерения емкости и индуктивности, этот прибор был разработан не только для тестирования компонентов на производственной линии, но и в том числе, для фундаментальных исследований в лаборатории. Прибор обеспечивает непосредственное подключение элементов с длинными выводами к входным гнездам измерителя. Если компонент невозможно подключить используя собственные выводы, это возможно осуществить используя или 2-х проводные или 4-х проводные внешние кабели. Использование специального щупа для тестирования SMD компонентов делает измерения быстрыми и удобными.

Измерение ЭПС В современных импульсных источниках питания, использование высоких частот преобразования позволяет уменьшить размер изделия и повысить удельную мощность. Для обеспечения требуемых характеристик электронной схемы необходимо учитывать эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) конденсаторов, которое может стать основной причиной определяющей эффективность разработанной принципиальной схемы. Используя измерители RLC MT 4080A и MT4080D вы можете быстро измерить ЭПС конденсаторов на частоте до 100 КГц или 10 КГц, соответственно.	Встроенный инфракрасный порт Все измерители RLC MT 4080A и MT4080D выпускаются со встроенным ИК портом, обеспечивающим связь с персональным компьютером. Используя режим полного дистанционного управления предоставляется возможным использовать оба измерителя в автоматизированной системе тестирования RLC параметров. Пользователь может контролировать процесс измерения, изменять параметры измерения и получать результаты измерения используя ИК порт. Используя режим измерителя "только передача" и соответствующее программное обеспечение, очень легко реализовать режим сортировки электронных компонентов по принципу "годен - не годен".
Тестирование SMD компонентов Компоненты для поверхностного монтажа обычно не имеют выводов и имеют малые размеры, это делает более тяжелым тестирование компонентов для поверхностного монтажа по сравнению с обычными компонентами. Специальный щуп для SMD компонентов TL08A дает пользователю возможность легкого подключения SMD компонентов к измерителю. Это же щуп позволяет подключать и обычные компоненты, если их выводы очень коротки для непосредственного подключения к гнездам измерителя.	Калибровка КЗ и ХХ При измерении RLC калибровка короткого замыкания (КЗ) и холостого хода (ХХ) имеют очень важное значение при подготовке к измерениям, особенно когда пользователь меняет частоту на которой проводятся измерения. Скорость проведения калибровки КЗ и ХХ немаловажна для пользователя. При измерения частоты и уровня измерения, измерители RLC MT 4080A и MT4080D обеспечивают калибровку в течении 10 секунд.
Измерение параметров трансформаторов Оценивая качество изготовления трансформаторов xDSL, в первую очередь вы можете измерить индуктивность или паразитную ёмкость на частотах 10 КГц или 100 КГц, а также индукцию саморассеивания на низких уровнях тест сигнала. Вы можете также провести измерения сопротивления обмоток трансформатора постоянному току.

Измерители LCR 816, LCR 817, LCR 827, LCR 819 и LCR 829

Это стационарные, лабораторные, высокопрецизионные измерители RLC. Предназначенные, прежде всего, для фундаментальных лабораторных исследований или высокоточных измерение на производственной линии. Отличия между моделями составляет:

1. Различные частоты тест-сигнала. Для измерителя LCR 816 верхняя частота составляет 2 кГц, для измерителей LCR 817 и LCR 827 верхняя частота составляет 10кГц , LCR 819 и LCR 829 верхняя частота составляет 100 кГц. Нижние частоты измерения для всех приборов одинаковы и составляют 12 Гц.
2. Измерители LCR 827 и LCR 829 модифицированы для использования в промышленности. Модификация заключается в уменьшении времени измерения, что позволило ускорить процесс обработки измерения компонентов на конвейере, но в то же время увеличило погрешность измерения (но позволило ей остаться в пределах 0,1%). Второе изменение касается возможности применения механического манипулятора для сортировки радио компонентов при производстве или входном контроле. Сортировки осуществляется загрузкой соответствующего программного обеспечения как в измеритель RLC, так и в манипулятор. Сортировка может производиться по различным критериям - по абсолютному отклонению, по относительному отклонению и т.д.

Общими особенностями измерителей RLC компании GOOD WILL являются:

1. Базовая погрешность измерения 0,05%.
2. 503 частоты тест-сигнала, что позволяет проводить измерения не только на стандартных частотах (110Гц, 1 кГц, 10 кГц и 100 кГц) как было раньше, но и формировать практически непрерывную сетку частот измерительного сигнала.
3. Регулировка уровня тест-сигнала от 5 мВ до 1,275 В с шагом 5 мВ, что так же позволяет формировать практически непрерывную сетку уровней. Это особенно актуально при измерении параметров нелинейных компонентов реактивные значения, которых зависят от уровня сигнала. Причем измеритель RLC обеспечивает как режим стабилизации уровня тест- сигнала, т.е его стабилизацию при изменении сопротивления реактивного элемента которое неизбежно зависит от частоты тест сигнала, так и отключение его стабилизации.
4. Ветренее смещение измерительного сигнала постоянным напряжением в пределах от 0 В до 2В, или внешнее смещении до 30 В. Как уже ранее упоминалось, это необходимо при измерении таких компонентов как варикапов, ёмкость которых зависит от приложенного постоянного напряжения или трансформаторов, параметры которых зависят от степени намагничивания постоянным напряжением.
5. Отображение относительного или абсолютного результата измерения.
6. Память на 100 профилей условий измерения.
7. Усреднение результатов измерения для повышения точности измерения.
8. Программная компенсация режимов коротко замыкания (КЗ) и холостого хода (ХХ).
9. Интерфейс RS-232 для связи с компьютером.
10. Закрытая программная калибровка для обеспечения требуемой погрешности измерения в межповерочном интервале.
11. Большой высококонтрастный дисплей, на котором отображаются не только результаты измерения основных и дополнительных параметров, но и условия измерения.
12. Комплект дополнительных аксессуаров включает множество устройств и приспособлений для подключения различных радио- электронных компонентов и радио устройств с различной конструкцией выводов.

Заключение

В заключение хочется дать несколько практических советов для пользователей измерителей RLC.

1. Перед приобретением измерителя RLC прежде всего определите круг Ваших задач, изучите технические данные и возможности того или иного измерителя и только после этого принимайте решение о его покупке с учетом.
2. При проведении измерений, четко представляйте физические явления, возникающие в процессе измерений. Мы неоднократно встречались с тем, что после покупки того или иного измерителя возмущенные покупатели снова обращаются к нам с претензией "не работает". Я, мол, свою любимую ёмкость подключаю к обыкновенному мультиметр - и все нормально! Но как только подключаю к вашему прибору дорогущему прибору - врет со страшной силой! Начинаем разбираться, обычно любимой ёмкостью оказывается электролитический конденсатор ёмкостью около 100 мкФ. Интересуемся, на какой частоте производилось измерение любимой емкости. Оказывается 100 кГц. Вежливо интересуемся, а представляет ли товарищ, что происходит с этой ёмкостью на частоте 100 кГц и каково ее реактивное сопротивление? Чаще всего в ответ только невнятное мычание, мол а какая разница- ведь должен работать! Господа, чудес не бывает! Правильно выбирайте частоту измерения! Читайте внимательно инструкцию по эксплуатации, там все разжевано, как для профессионалов, так и для новичков!
3. Аналогичные ситуации возникают и у опытных пользователей, когда казалось бы вполне грамотно подключают образцовый магазин (емкости или сопротивления) к измерителю RLC и опять получают гигантскую погрешность измерения, даже для сопротивления. В чем дело? Пытаются измерить1 МОм на частоте 10 кГц. Но сопротивления магазина калиброваны только до частоты 100 Гц! А на более высоких частотах сопротивление магазина приобретает индуктивный характер, это и приводит к различию в измеренном значении и указанном на образцовом средстве! Чуда опять нет! Учитывайте технические данные для подключаемых цепей!
4. Поступают жалобы, что вот "на стареньком, дедовском измерителе RLC получали один результат, а на вашем как-то все не так!". Предыдущее поколения измерителей RLC чаще всего использовали косвенные способы измерения емкости, индуктивности и сопротивления. Современные используют другие, более совершенные методы измерения с применением встроенной вычислительной техники, соответственно результат измерения получается боле достоверный. Новые типы измерителей RLC обеспечивают меньшую погрешность измерения, по сравнению со старыми моделями!

Хочется надеяться, что при выборе и эксплуатации измерителей RLC, у наших читателей теперь не будет сложностей.

Автор:  Дедюхин А.А.
Дата публикации:  01.03.2002