PDA

Просмотр полной версии : Посоветуйте способ измерение добротности катушек



SPB48
12.05.2008, 21:40
Интересно измерение ненагруженной добротности и конечно не с помощью Е7-..... и прочих приборов.

sr-71
12.05.2008, 22:08
Интересно измерение ненагруженной добротности и конечно не с помощью Е7-..... и прочих приборов.
=
В первом приближении катушку можно представить в виде
последовательного соединения L и Rпотерь.
На нужной частоте надо измерить мостом ХL и Rпотерь.
Далее по известной формуле вычислить Qxx.

Игорь 2
12.05.2008, 22:10
Я подсоединяю к катушке конденсатор, чтобы образовался параллельный контур на нужную частоту, затем слабо связываю этот контур с генератором и вольтметром (если, конечно же, сопротивление вольтметра недостаточно велико для измерений), и снимаю АЧХ. Добротность вычисляется как отношение центральной частоты к ширине полосы пропускания по уровню -3 дБ. Можно, конечно же, измерять соотношение напряжений на катушке последовательного контура при резонансе и на входе этого контура- это тоже будет добротность, однако, при таком способе, на мой взгляд, легче ошибиться.
Можно вообще зарядить конденсатор, и разряжать его на катушку, наблюдая экспоненциальный спад колебаний, однако, это уже экзотика...

sr-71
12.05.2008, 22:29
удалено

vadim_d
12.05.2008, 23:22
Можно, конечно же, измерять соотношение напряжений на катушке последовательного контура при резонансе и на входе этого контура- это тоже будет добротность
Обычно так и меряю. Поскольку нужно отношение напряжений, то абсолютная погрешность измерителя роли не играет (как впрочем и при измерении полосы).

Игорь 2
13.05.2008, 00:34
Можно, конечно же, измерять соотношение напряжений на катушке последовательного контура при резонансе и на входе этого контура- это тоже будет добротность
Обычно так и меряю. Поскольку нужно отношение напряжений, то абсолютная погрешность измерителя роли не играет (как впрочем и при измерении полосы).
Лично мне в этом методе не нравятся 2 скользких момента.
1. Максимум напряжения на катушке не совпадает с резонансом последовательной цепи, а мерять напряжение нужно именно на резонансе цепи, засечь который, измеряя напряжение на катушке, невозможно. Поэтому, при невысоких добротностях, появляется дополнительная погрешность, правда, не очень высокая- вместо Q=2 Вы получите Q=2.28 при снятии напряжения с катушки и Q=2.066 при снятии напряжения с конденсатора (при независимом от частоты сопротивлении потерь). Естественно, второе предпочтительней. При увеличении добротности, погрешность снижается.
2. Подключение- отключение вольтметра к катушке так же меняет параметры контура, опять возможна дополнительная погрешность.
Входное активное сопротивление сделать большим не проблема, у меня в детекторной секции последовательное сопротивление до фильтрующего конденсатора 15 МОм, входное сопротивление вольтметра- 25 МОм, следовательно, входное активное сопротивление детекторной секции 8.57 МОм, а вот ёмкость остаётся. Кстати, в промышленных Q- метрах, если не изменяет память, вольтметр неотключаемый, а входное напряжение поддерживается системой АРУ.
Первая заморочка, конечно же, практически не влияет на точность- добротность катушки, как правило, заметно выше 10, а вот вторая...

UA9OC
13.05.2008, 00:55
Можно, конечно же, измерять соотношение напряжений на катушке последовательного контура при резонансе и на входе этого контура- это тоже будет добротность
Обычно так и меряю. Поскольку нужно отношение напряжений, то абсолютная погрешность измерителя роли не играет (как впрочем и при измерении полосы).

Только выходное сопротивление источника сигнала при этом будет включено полностью в последовательный контур.Если оно много меньше, чем сопротивление потерь индуктивности, то всё ОК. В примере от SR-71 сопротивление потерь индуктивности меньше 2 Ом...И точность измерения сигналов с соотношением в 200-300 раз оставляет желать лучшего. По полосе пропускания, считаю, понадёжнее результат будет.

Я пробовал так- вывод катушки пропускал через маленькое ферритовое кольцо и подключал кондесатор слюдяной большой точности. На колечко наматывал несколько витков провода и эту обмотку подключал к MFJ-259B. По уменьшению Rвх до 0,7 от его резонансного значения определял полосу пропускания, далее- расчёт. Количество витков дополнительной катушки заметно влияет на результат.Больше 10 витков не требуется обычно. Ограничение - по максимальной величине Rвх, которое может мерять MFJ.
Виктор UA9OC/9

Игорь 2
13.05.2008, 01:39
Только выходное сопротивление источника сигнала при этом будет включено полностью в последовательный контур.Если оно много меньше, чем сопротивление потерь индуктивности, то всё ОК...

Да нет, в любом случае будет всё О'К. Добротность последовательного контура при идеальном конденсаторе и катушке с потерями независимо от выходного сопротивления генератора будет равна отношению напряжения на конденсаторе при последовательном резонансе (максимальный ток через контур) к входному напряжению на контуре. Можно даже источником тока контур запитывать (Rвых=бесконечность) , всё равно всё получится, вот только резонанс придётся определять по минимальному входному напряжению.

UA9OC
13.05.2008, 04:11
to REAL
Вам этот момент проще простого смоделировать - источник напряжения(тока) с конечным значение выходного сопротивления, да на клеммах его RLC. АЧХ системы и напряжения на клеммах и на С при разных значениях соотношения Rs/ Ri будут очень убедительны для любого сомневающегося.
Виктор UA9OC/9

Игорь 2
13.05.2008, 09:53
to REAL
Вам этот момент проще простого смоделировать - источник напряжения(тока) с конечным значение выходного сопротивления, да на клеммах его RLC. АЧХ системы и напряжения на клеммах и на С при разных значениях соотношения Rs/ Ri будут очень убедительны для любого сомневающегося.
Виктор UA9OC/9

Синия линия- напряжение на конденсаторе, красная- на входе RCL контура. Добротность задана равной 3- сопротивление потерь контура (20.943 Ом) втрое меньше реактанса (62.83 Ом- см. файл MMANA). Несложно заметить, что на резонансной частоте 1 МГц напряжение на входе контура 20.9463 рV(у2 на курсоре), а напряжение на конденсаторе примерно 63 pV (см. синюю линию на 1 МГц). Несложно заметить, что, несмотря на высокое выходное сопротивление источника (1 кОм), соотношение напряжений на конденсаторе и на входе контура на резонансной частоте как раз равняется 3, что и требовалось доказать.
Клип 2- то же, но сопротивление генератора в 10 раз увеличено (10 кОм). Соотношение напряжений на резонансе не изменилось.
Вывод: добротность указанным методом можно измерять при любом выходном сопротивлении генератора, что подтверждает правильность моего утверждения

Добротность последовательного контура при идеальном конденсаторе и катушке с потерями независимо от выходного сопротивления генератора будет равна отношению напряжения на конденсаторе при последовательном резонансе (максимальный ток через контур) к входному напряжению на контуре...

UA9OC
13.05.2008, 10:56
На первый взгляд- убедительно. Но более чем странно.Для меня.Непонятно, почему при источниках с разным Ri получилось одинаковое напряжение на нагрузке в резонансе.Там же те же 20 Ом.
Вечером буду разбираться.
Спасибо.
Виктор UA9OC/9

Игорь 2
13.05.2008, 12:05
На первый взгляд- убедительно. Но более чем странно.Для меня.Непонятно, почему при источниках с разным Ri получилось одинаковое напряжение на нагрузке в резонансе.Там же те же 20 Ом.
Вечером буду разбираться.
Спасибо.
Виктор UA9OC/9

Вы абсолютно правы- программа глюкнула. Вместо установленных мною источников напряжения, она почему- то вставила источники тока, отобразив их, как источники напряжения. Внизу без глюка. Пример лишний раз доказавает, что к любым компьютерным расчётам нужно подходить весьма критически- очень многие дешёвые (да и с дорогими тоже случается) программы расчёта страдают подглючиванием.
Тем не менее, как видите, и при правильном расчёте все сделанные мною выводы подтверждаются. Как и при запитке источником тока (предыдущий пост).

UA9OC
13.05.2008, 15:15
Да это мелочи, я и сам сообразил уже, что такое может быть только с источником тока. Хуже другое - не могу пока "въехать" в результат. Был закон в голове - вносишь сопротивление в контур- получай снижение добротности контура с последствиями. А тут как бы и не так...АЧХ совсем не меняется.В моей схеме с кольцом при снижении количества витков вторичной обмотки ниже критической добротность измерительного контура падает.Перемерять могу только дома, в выходные.
Нужно переварить.
Спасибо.
Виктор UA9OC/9

Игорь 2
13.05.2008, 16:40
Был закон в голове - вносишь сопротивление в контур- получай снижение добротности контура с последствиями...

Это действительно так, но нужно, чтобы сопротивление находилось в зоне контура. Посмотрите на мой рисунок- при резонансе отношение Uc/U1 будет равно бесконечности (U1=0), соответственно, равна бесконечности и добротность цепи LC, отношение Uc/U2 уже будет конечное число, равное отношению характеристического сопротивления к R2, и равное добротности цепи LCR2, отношение Uc/U3 будет ещё меньше- т. к. добротность цепи LC(R1+R2), естественно, ниже добротности цепи LCR2.

UA9OC
13.05.2008, 19:09
Что-то начало доходить.Понял, что схемы разные. У меня - там параллельный контур с резонансом токов, по сути, кольцо есть типичный трансформатор тока.Внесение сопротивления в токовую цепь - тут всё ясно...А здесь- последовательный контур с резонансом напряжений, напряжения и меряются...Здесь входной импеданс вольтметра имеет влияние.И точность измерения малых значений напряжения.
Но не всё пока ясно с АЧХ.
Виктор UA9OC/9

vadim_d
13.05.2008, 20:06
Поэтому, при невысоких добротностях, появляется дополнительная погрешность, правда, не очень высокая- вместо Q=2 Вы получите Q=2.28 при снятии напряжения с катушки и Q=2.066 при снятии напряжения с конденсатора (при независимом от частоты сопротивлении потерь). Естественно, второе предпочтительней.
Забыл уточнить, что меряю всегда на конденсаторе. Одна из проблем метода - найти хороший конденсатор, когда емкость и ориентировочная частота известны.

Александр М
13.05.2008, 22:05
чуть из теории

Александр М
13.05.2008, 22:08
( инет на отправку плохой ) продолжение

Александр М
13.05.2008, 22:10
МАСТЕРКИТ делал наборы по такому методу из разработки в РАДИХОББИ 2005г н5 стр 23

Александр М
13.05.2008, 22:42
Еще методика

SPB48
13.05.2008, 23:34
Александр М
Спасибо БОЛЬШОЕ!

sr-71
14.05.2008, 03:56
В примере от SR-71 сопротивление потерь индуктивности меньше 2 Ом...И точность измерения сигналов с
соотношением в 200-300 раз оставляет желать лучшего. По полосе пропускания, считаю, понадёжнее результат будет.
=
Да, конечно. Но в примере довольно большая индуктивность для частоты 7МГц.
...
В моем примере Rпотерь = 3,67ом.
Само по себе соотношение ХL/Rпотерь ничего не меняет.
Если это проблема, можно дополнительно включить неполный импеданс
с противоположным знаком иммитанса. Или только Rдоп.
А потом учесть арифметикой.
...
Точность определения Rпотерь определяется омметром в схеме замещения.
Точность определения ХL определяется измерителем емкости в схеме замещения.
Но эти измерения не для показометра КСВ АА-330... (там все ограничено
КСВ = 8-10 относительно 50/75Ом).

sr-71
14.05.2008, 04:03
По файлу untitled2.

Желательно ссылаться на первоисточники...
Эта информация из книги:

Радиоизмерительная техника. А.М. Меерсон, "Энергия", 1978г. стр. 346.
На эту статью в книге есть ссылки на журналы Радио:
50-1-37, 50-12-44, 53-1-46, 74-12-38.
____________________ ____________________ __

UA9OC
14.05.2008, 07:03
Александру М большое спасибо.
Наконец-то :-), узнал, чего там делает "множитель" в старых Q-метрах. один из которых был на коллективке. Профессиональная деятельность была выше 400 Мгц, там Q-метры не использовались.
Метод Vadim D-REAL стал метрологически понятен. Но для его применения нужен ВЧ милливольтметр на весь рабочий диапазон частот и хороший ГСС. У меня на столе для них просто нет места, и без того тесно :-(, так что остаюсь "при своих" - MFJ-259B с колечком маленький да удаленький.
За "проявление" белого пятна в знаниях всем спасибо.
Виктор UA9OC/9
P.S. А REAL реально хитёр и коварен :-). Попробовал бы замерять добротность катушки эдак на Q~250 L=4 мКгн на 3,5 МГц для фильтра входного с помощью ГСС с Uвых=1 В и с выходным сопротивлением 1 кОм, я бы посмотрел, какой микровольтметр ему потребуется :-). А то поставил 120 В в источник напряжения на КВ диапазон, вблизи резонанса фактически получил измерительный источник тока, и радуется... :-)

Игорь 2
14.05.2008, 08:35
А REAL реально хитёр и коварен :-). Попробовал бы замерять добротность катушки эдак на Q~250 L=4 мКгн на 3,5 МГц для фильтра входного с помощью ГСС с Uвых=1 В и с выходным сопротивлением 1 кОм, я бы посмотрел, какой микровольтметр ему потребуется...

Да не так уж я и коварен. Генераторы ВЧ, как правило, имеют всё- таки выходное сопротивление не более 75 Ом, при этом сверхчувствительный вольтметр вовсе не требуется. А вот тот нюанс, на который я обращал внимание- максимум напряжения на конденсаторе не совпадает с резонансом контура (3.5 МГц), виден очень хорошо. И чем выше выходное сопротивление генератора, тем всё дальше отодвигается максимум напряжения на конденсаторе от резонансной частоты контура. Напомню, что проводить измерения нужно именно на частоте резонанса, а не на максимуме напряжения на конденсаторе. А определить истинную резонансную частоту контура можно по минимуму входного напряжения (нужен второй вольтметр, отключать первый нежелательно т. к. его входная ёмкость нередко заметно влияет на частоту резонанса).

Александр М
14.05.2008, 09:28
Здесь на сайте есть хорошая статья перевод Виктора Беседина ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ Q -МЕТР . Найдите здесь . Если что архив у меня есть .

Игорь 2
14.05.2008, 10:54
Да в принципе, сейчас- то какие проблемы по обсуждаемому методу Q- метр сделать? Собирается генератор (или используется готовый, но к нему подключается усилитель), вводится система АРУ, чтобы поддерживать неизменным напряжение на входе последовательного контура, далее ловится максимум напряжения на конденсаторе (с ситемой АРУ он будет совпадать с резонансной частотой), и делится на то напряжение, которое поддерживает система АРУ. А ещё более правильно, вольтметр сразу в Q проградуировать, а в системе АРУ множители заложить.
На современной элементной базе час работы...

Александр М
14.05.2008, 11:28
Читаю посты не очень внимательно из-за времени . Извините заранее если что не так . До меня дошло в таком ракурсе . При последовательном резонансе гсс находится в последователной цепи контура . Отсюда для него условие в идеале - сопротивление равно нулю . Т.Е должен быть источник напряжения . При параллеьном контуре - резонас напряжений . Гсс со своим внутр сопротивлением подключается параллельно контуру . Отсюда не нагружать его - применнение слабой связи . Т.Е это должен быть источник тока с большим внутр сопротивленим ( через виточек ) . Скорее проще по наводкам ( разным помехам ) сделать с * хорошей связью * - отсюда более применяют в промыш – ти .

UA9OC
14.05.2008, 12:43
Сейчас графики приняли вполне понятный вид по АЧХ.Только я пока не понял за результат, уточните порядок перевода S21 в Q, делить на 2 его значение в точке ФЧХ 90 градусов?Шкалы везде разные, как-то неудобно с ними обращаться. И Ri больше 5 Ом , мне кажется, можно и не смотреть, обычно мы добротность начинаем измерять, когда она за 200 нужна.

Set-up
14.05.2008, 17:46
Желательно ссылаться на первоисточники...
…в книге есть ссылки на журналы Радио:
50-1-37, 50-12-44, 53-1-46, 74-12-38.«Джентльменский» набор, -
Михаил, 73!

Игорь 2
14.05.2008, 23:06
.. уточните порядок перевода S21 в Q, делить на 2 его значение в точке ФЧХ 90 градусов?

S21 перевести в Q можно только при условии выходного сопротивления генератора много меньшего последовательного сопротивления контура. При этом условии, как я уже указывал, максимум напряжения на ёмкости совпадает с резонансом. Как Вы правильно заметили, результат нужно разделить на 2, предварительно переведя децибелы в разы.
В примере 1 сопротивление генератора выбрано в 100 раз меньше последовательного сопротивления потерь контура, а сопротивление измерительной секции- в 100 раз больше параллельного сопротивления потерь (реактанс 88 Ом, последовательное сопротивление потерь 88/250=0.35 Ом, параллельное- 88*250=22 кОм). Результат налицо- вместо Q=250 получаем 244.9. А вот если сопротивление генератора снизить ещё в 10 раз, а сопротивление измерительной секции во столько же раз поднять, то получим уже Q=249.4, что весьма близко к истине (см. пример 2).

UA9OC
14.05.2008, 23:53
to REAL
Теперь вообще всё встало на свои места.Как и ожидалось, чем меньше выходное сопротивление источника, тем проще измерять , и результат ближе к истине.
Благодарю за сотрудничество, Виктор UA9OC/9