Q-Meter

Q-Meter

Chúng ta biết rằng mỗi cuộn tụ có một lượng trở kháng nhất định và cuộn nên có trở kháng thấp nhất có thể. Tỷ lệ giữa trở kháng phản xạ từ động và trở kháng hiệu dụng của cuộn được gọi là hệ số chất lượng hoặc hệ số Q của cuộn.

So Q = XL / R = ωL / R

Hệ số Q cao luôn là điều mong muốn, chỉ ra có phản xạ từ động cao và trở kháng thấp. Ngược lại, hệ số Q thấp cho thấy trở kháng tương đối cao và mất công suất tương đối lớn.

Trở kháng hiệu dụng của cuộn khác với trở kháng DC của nó do hiệu ứng dòng xoáy và hiệu ứng da, thay đổi một cách phức tạp theo tần số. Do đó, hệ số Q hiếm khi được tính toán bằng cách xác định R và L. Một phương pháp có thể để xác định Q là sử dụng cầu tụ, nhưng các mạch cầu như vậy thường không đạt được độ chính xác cao khi Q cao. Do đó, các máy đo đặc biệt được sử dụng để xác định Q một cách chính xác.

Máy đo Q được thiết kế để đo hệ số Q của cuộn cũng như các tính chất điện của cuộn và tụ. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý của sự tiếp đào chuỗi, nơi ở điều kiện tiếp đào chuỗi của một mạch chuỗi AC, điện áp qua tụ bằng với điện áp áp dụng nhân với Q của mạch. Nếu điện áp áp dụng qua mạch được giữ không đổi, voltmeter được kết nối qua tụ có thể được hiệu chỉnh để chỉ thị Q trực tiếp.

Sơ đồ mạch của máy đo Q được hiển thị trong hình. Một bộ dao động có dải tần số từ 50 kHz đến 50 MHz được sử dụng làm nguồn điện cho mạch. Đầu ra của dao động được ngắn mạch bởi một trở kháng giá trị thấp (Rsh), thường là khoảng 0.02 ohm. Do đó, nó gần như không đưa trở kháng vào mạch dao động và đại diện cho một nguồn điện có trở kháng nội không đáng kể. Điện áp qua trở kháng shunt giá trị thấp Rsh, V, được đo bằng một dụng cụ nhiệt-couple và điện áp qua tụ, Vc, được đo bằng một dụng cụ điện tử.

Để thực hiện đo lường, cuộn không xác định được kết nối với các terminal kiểm tra của thiết bị, và mạch được đồng bộ hóa đến điều kiện tiếp đào chuỗi bằng cách điều chỉnh tần số của dao động hoặc tụ đồng tinh C. Đọc các giá trị điện áp qua tụ C và trở kháng shunt Rsh được thu được và hệ số Q của cuộn được xác định bằng công thức:

Q=VVC

Hệ số Q được tính bao gồm mất mát từ tụ đồng tinh, dụng cụ đo điện áp và trở kháng shunt Rsh. Hệ số Q thực tế của cuộn có thể ít nhiều lớn hơn so với giá trị tính toán nhưng thường có thể bị bỏ qua, trừ khi trở kháng của cuộn thử nghiệm tương đối nhỏ so với trở kháng shunt Rsh.

Cảm kháng của cuộn cũng có thể được tính toán từ các giá trị đã biết của tần số f và tụ đồng tinh C như sau:

Khi tiếp đào chuỗi

XL=XC hoặc 2πfL =2πfC1 hoặc L =(2πf)21 Henry