电桥换频率测量电感数值应该一样吗？

好男孩

   最近用一台DF2823的电桥测量一个不知道数值的电感！

用100HZ 测量 显示是0.406mH,
用120HZ 测量 显示是0.307mH,
用1KHZ  测量 显示是 99.7uH,

   测量标称180FP 云母电容
用100HZ测量 显示是175PF
用120HZ测量 显示是162PF
用 1KHZ测量 显示是173.4PF


   测量标称15欧姆电阻
用100HZ测量 显示是14.741欧姆
用120HZ测量 显示是14.707欧姆
用 1KHZ测量 显示是14.633欧姆

    请问这个LCR是不是有问题？我是用四线测量的！另外好的LCR换

频率测量电感的时候是不是应该都是一样的数值？

w6955

电感的测量值与电感的结构、材质、环境等等有关系，有铁芯的电感随测量条件数值更是变化大。感觉你的电桥失调较大建议去校验一次。

好男孩

   谢谢坛友回帖，的电桥觉得测量电阻 电容还可以，就是测量电感差别有点的大了！不知道好的电桥测量电感数值能有多少差别呢？

washu

好男孩 发表于 2014-5-8 13:11
谢谢坛友回帖，的电桥觉得测量电阻 电容还可以，就是测量电感差别有点的大了！不知道好的电桥测量电感数 ...

和电桥无关，和待测电感有关。电容和电感的定量测量，正确的方法比测电阻要求要高得多，因为万用表测电阻是测量直流电阻，除了仪器自身精度、分辨率和噪声的影响，别的影响较少（晚上有空写一下有关分析）；电容和电感的话，各种影响大很多。

记得前几天有人用隔离降压的市电作为激励源试图测变压器的电感量，结果随激励电感量结果差很多倍，这个其实是正常的，因为有磁芯的电感器，其磁芯导致的耗损相当于一个串联在理想电感上的电阻，这个电阻随激励而变化；并且，即使是一个固定的串联电阻（ESR）R 和一个理想电感 L/电容 C 的 LC/LR 串联电路，它在不同频率下呈现的特性也是不一样的，你自己用 LC/LR 串联模型推导一下就知道了，而实际元器件的模型比简单的 LC/LR 串联模型更复杂，比如一个电容，它的引线也是有等效电感的，所以至少是 LCR 串联再加上介质吸附的等效并联电阻，等等...电感也一样，也有等效的并联电容。

另外，假设待测电感 100uH，通常来说这样的电感工作在 >100KHZ 频率，起码要用 >100KHZ 的频率测试才能得到比较正确结果；同样 100pf 电容也是，这里有一个太阳花的 LCR 换算表格，你参考一下。

好男孩

  谢谢瓦数 回帖，我的电桥测量电感差别有点太大了：
  
用100HZ 测量 显示是0.406mH,
用120HZ 测量 显示是0.307mH,
用1KHZ  测量 显示是 99.7uH,
              这肯定不正常了吧？                                          

好男孩

刚才我用自己的UT70A测量一下这个未知的电感，电感量是0.123mH  ,而且很稳定！

爆炒人参

UT70A靠的住吗？

好男孩

  UT70A的电感档准确度未知，但是肯定未损坏和修理过，其他档都很OK !

washu

好男孩 发表于 2014-5-8 14:13
UT70A的电感档准确度未知，但是肯定未损坏和修理过，其他档都很OK !

你不妨用频率计或示波器看看你的 UT70A 的电感测试的激励电流的频率，然后把你的电桥调到那个频率上再对比，否则你的电桥拿哪个数值来对比呢？

washu

好男孩 发表于 2014-5-8 13:52
谢谢瓦数 回帖，我的电桥测量电感差别有点太大了：
  
用100HZ 测量 显示是0.406mH,

不好说正常与否，因为你既没有其它更可靠的电桥对比，也没有其它对比手段。一般来说，只要电桥的阻抗测试精度没问题，C/L 的测试精度应该也没问题，但具体到测试结果，需要注意很多问题，通常的需要注意：

1、器件对测试频率和激励电平的响应
2、器件的等效模型
3、仪器的精度范围

鉴于你的结果在 100HZ-120HZ~1KHZ 内迥异，我怀疑是器件等效模型问题，下面我以一个实例说明。



该电感品质一般，其 DCR 如第一个测试，为 91.95m OHM，它是 ESR 的一部分。



测试频率 100HZ 时，测得
阻抗 Z=115.14mOHM
等效串联电阻 Rs=92.24mOHM  <--- 注意，此时它和 DCR 相差不大，我们甚至可以直接用 DCR 代入计算
相角 θ=36.75 度 <--- θ=cos^-1(DCR/Z) =cos^-1(91.95/115.14)=37 度
电抗 X=68.9mOHM   <--- X=Z*sinθ

根据感抗公式可知，在串联等效模型中，
X=ωL，所以 Ls=X/ω = 115.14*sin(36.75)/2*3.14*100=109uH

在并联等效模型中，
B=1/ωL，Lp=1/ωB=1/((1/115.14)*sin(-36.75)*2*3.14*100)=306.3uH



你看，是不是和你的结果类似？


然后，120HZ 时，
Z=123.1mOHM
θ=41 度


Ls=X/ω = 123.09*sin(41)/2*3.14*120=107.1uH
Lp=1/ωB=1/(1/123.09)*sin(-41)*2*.314*120)=248uH


你看看，还是和你的情况类似。

等到 1KHZ 时，
Z=676.74mOHM
θ=81.16 度啦，此时 Ls 和 Lp 就很接近了（计算过程略，你自己验算一下），不过 Rs 显然也比 DCR 变大了一些，也就是说，随测试激励电流频率增大，电感的耗损（等效串联电阻）增大了，此时如果直接用 DCR 计算 θ 就不太准了




所以，我怀疑你用电桥的时候模型选择了并联模型，你试试看使用串联模型

好男孩

没错我是选择了并联模式，那也不应该100HZ  120HZ 1KHZ   测出电感量差别好大吧？

JHXC

washu 先生的武器令人眼馋！

先生解释的很透彻。器件的测试是一门很深的学问，也是投资巨大的开销，重点在于我们理解器件的等效模型。这样，即使简单一点的仪器，才会不被困扰。一个行之有效的方法就是尽量在元件工作条件附近测试。

washu

好男孩 发表于 2014-5-8 19:18
没错我是选择了并联模式，那也不应该100HZ  120HZ 1KHZ   测出电感量差别好大吧？

怎么不应该，你看我的理论计算部分，你再用万用表测量一下这个电感的直流电阻，然后带入计算看看，是不是和你的结果大致符合，我那个直流电阻为 92 毫欧的标称 100uH 电感，理论计算上，串联模型和并联模型就差那么大呀

好男孩

        多谢坛友的回帖，刚才我又用串联模式测量了一下先前那个电感  100HZ     126uH
                                                                                              120HZ     122uH
                                                                                               1KHZ      117uH
                                                        这次貌似差别很小了，但是也是有差别，用LCR测量电感的时候我们应该选择什么档位算合适呢？看说明书上说：对于低值阻抗元件用串联模式，对于高值阻抗元件用并联模式!

washu

JHXC 发表于 2014-5-8 19:19
washu 先生的武器令人眼馋！

先生解释的很透彻。器件的测试是一门很深的学问，也是投资巨大的开销，重 ...

楼主的这个问题和之前的问题一样，都是没有建立正确使用仪器的意识导致的，认为仪器只要夹上去就能得到正确结果，但通常来说没有那么理想的事情，使用仪器必须要以“正确的使用方法”去使用，才能得到正确的结果；其次，必须理解误差的含义。

就 LCR 电桥而言，首先应该根据待测器件的特性，考虑用何种测试频率和电平，为什么呢？根据我之前贴的太阳花的阻抗关系图（这个图可以自己算出来的 ），我们可以大致评估一个待测电容/电感在某个频率下的阻抗 X，那么，根据 X 的大小，我们又必须知道一个事情就是：

仪器的精度通常在某个范围内比较高，而在极限的范围都比较低
首先，仪表通常把所有物理量转化为电压（数字表）或电流（指针表），而不管是太低的电压还是电流，都是不好测得准的。太低的电压需要经过放大器放大，放大器的失调和误差会影响测试结果，系统噪声和热电势也会影响结果；电流也一样，太小的电流很难准确测量，设备阻抗不够高，可能会对待测电流产生分流效应，等等。

那么电阻表/阻抗表，它们肯定在待测电阻比较小的时候，由于激励电流不能无限增大，所以根据欧姆定律，待测器件上的压降很低，那么很低的电压不容易测得准。如果是阻抗测试，那么对很小的电阻来说，测试线上的分布电感的影响也就很大。
同样，很大的电阻，其激励电流很小，整个测试电路的阻抗可能会对待测电流产生分流效应，对阻抗测试来说，很大的电阻，测试线上的分布电容的影响也就很大。

所以，如果可能，应该做到，
1、尽可能把待测器件的阻抗落在仪器容易测量得准的范围
2、尽可能让待测器件接近工作条件，或器件模型的理想条件 --- 电容 -90 度，电感 +90 度，电阻 0 度
3、选择正确的等效模型，合适的激励源 --- 比如很小的电感或者很大的电容，使用很高电压的激励源是不合适的；很大的电感和很小的电容，用很大的激励电流也是不合适的

楼主的 LCR 电桥，显然比 UT70A 万用表是更高级的仪器，但由于使用的方法不正确，却得到很错误的结果，这充分表明如果测试方法不正确的话，投资昂贵、高级的仪器，反而还不如简单的仪器得到的数据可靠