一种电感引线补偿装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种引线补偿装置及方法，所述补偿装置包括待测电感，控制电路、选择开关和信号采集装置，其中，控制电路发出两路频率相同、相位幅值不同的正弦波，即第一路和第二路，第一路连接被测电感，第二路连接标准电阻，并分别连接于选择开关的第一端和第二端；被测电感和标准电阻之间有两路相互并联的电路，一路为串联的可调电感和可调电阻；另一路为第二电阻，在第二电阻两侧并联有一开关K；其中可调电感和可调电阻之间通过引线与选择开关的第三端连接，构成第三路，所述信号采集装置与开关连接，并将采集信号发送给控制电路。

An Inductance Lead Compensation Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种电感引线补偿装置及方法
本专利技术属于仪器领域，尤其涉及一种能精确地测量电感值的电感引线补偿装置及方法。
技术介绍
电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性，频率越高，线圈阻抗越大。因此，电感器的主要功能是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。电感器在电子线路中应用广泛，为实现振荡、调谐、稱合、滤波、延迟、偏转的主要元件之一，在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用，还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。电感器性能的好坏决定了电路各项功能的优劣，因此对电容器和电感器性能的判定是非常重要的。目前传统的商用电感测量仪普遍存在测量精度不高等缺点。而计量所用的高精度电感电桥虽然精度较高，但是存在操作复杂，测量时间长，价格昂贵等缺点。其中部分原因为引线误差未进行有效补偿。虽然部分仪器采用了四线法进行测量，但其电压低端的电压不为零，由于共模抑制比等原因引线还是会造成误差。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述的情况，提供一种能解决上述问题的补偿装置和方法。具体而言，本专利技术提供一种电感引线补偿装置，包括待测电感，其特征在于：包括控制电路、选择开关和信号采集装置，其中，控制电路发出两路频率相同、相位幅值不同的正弦波，即第一路和第二路，第一路连接被测电感，第二路连接标准电阻，并分别连接于选择开关的第一端和第二端；被测电感和标准电阻之间有两路相互并联的电路，通过所述并联电路的阻抗设置实现被测电感的精确测量。本专利技术还提供一种电感引线补偿装置，包括待测电感，其特征在于：包括控制电路、测量电路、选择开关和信号采集装置，其中，控制电路发出两路频率相同、相位幅值不同的正弦波，即第一路和第二路，第一路连接被测电感，第二路连接标准电阻，并分别连接于选择开关的第一端和第二端；被测电感和标准电阻之间有两路相互并联的电路，一路为串联的可调电感和可调电阻；另一路为串联的第一电阻，第二电阻、第三电阻，在第二电阻两侧并联有一开关K；其中可调电感和可调电阻之间通过引线与选择开关的第三端连接，构成第三路，所述信号采集装置与开关连接，并将采集信号发送给控制电路。进一步地，其特征在于：所述控制电路为FPGA。进一步地，其特征在于：所述选择开关的对于所述第一端、第二端、第三端的选通由控制电路控制。进一步地，其特征在于：所述两路频率相同、相位幅值不同的正弦波由控制电路控制两个DA模块实现。本专利技术还提供一种电感引线补偿方法，其特征在于：采用上面任一项所述的电路装置实现。进一步地，其特征在于：所述工作过程包括，1)控制电路控制选择开关闭合至第三端；2)控制电路发出两路频率相同，相位幅值不同的正弦波；3)操作开关K闭合；4)控制电路调整第一路正弦波的幅值和相位，使得第三路的rms值最小；5操作开关K断开；6)调整可调电阻和可调电感的取值使得第三路的rms值最小；7)而后重复第3-6步的过程，直至开关K的通断对Vw的rms值的影响可忽略不计。进一步地，其特征在于：在第7)步之后，还包括，8)选择开关切换至第一路，并控制采集电路开始连续采集多个点；选择开关切换至第二路，并控制采集电路开始连续采集多个点；9)对第8)的数据做离散傅里叶变换(DFT)可以分别得到两个复数序列Fb和Ft，进而可计算出电感值。附图说明图1是交流开尔文网络电路图。具体实施方式为了使本
人员更好的理解本专利技术，下面结合附图和实施方法对本专利技术作进一步的详细描述。如图1所述，本专利技术基于开尔文网络的引线补偿装置包括，FPGA、信号采集电路、第一DA模块、第二DA模块，待测电感Zb、标准电阻器Zt、可调电阻Z2、可调电感Z1，待测电感Zb的引线电阻(第一电阻r1)，第二电阻rds、标准电阻器Zt的引线电阻(第三电阻r3)和选择开关S,其中r1与r3为引线电阻，为寄生参数。其中选择开关S可选通三路中的任一路。其中，FPGA控制两个DA模块输出频率相同、相位幅值不同的两路正弦波，即第一路Vb和第二路Vt，分别作用于待测电感Zb和标准电阻器Zt上，且与待测电感Zb和标准电阻器Zt的连接端还分别连接于选择开关的第一端和第二端；所述待测电感Zb和标准电阻器Zt之间形成有两路相互并联的电路，一路为串联的可调电感Z1和可调电阻Z2；另一路为通过第二电阻rds连接(考虑上待测电感Zb和标准电阻器Zt的引线电阻，此路的实际电路为第一电阻r1、第二电阻rds、第三电阻r3串联)，并且在第二电阻rds两侧并联有一开关K。其中可调电感Z1和可调电阻Z2之间的电路通过引线与选择开关S的第三端连接，构成第三路Vw。其中，FPGA可控制选择开关S切换至第一、第二、第三端，以连接第一-第三路Vb，Vw，Vt任意一路，并可控制信号采集电路采集其电压信号。本专利技术引线补偿方法的工作过程如下：1.FPGA控制选择开关S闭合至第三路Vw；2.FPGA控制DA分别输出两路频率相同，相位幅值不同的正弦波；3.操作开关K闭合；4.FPGA调整第一路Vb路正弦波的幅值和相位，使得Vw的有效电压值rms值最小，此时设rk＝r1+r3，R＝Zb+Zt+[rk||(Z1+Z2)]此时rk非常小，在忽略引线误差的情况下，电桥达到平衡状态。则解得两个电压的比例K为：则优选地，工作过程中设置可以得到则上面公式可简化为：所求比例K即为两阻抗之比。其物理意义为为了减小Zb与Zt之间引线误差对测量带来的影响，把此引线上电压按照Zb与Zt的比例进行分压，本身此误差电压所带来的误差就不大，按照比例分压后此误差更小。如测量100Ω左右阻抗时，引线电阻大约为10mΩ，会引入10-4量级误差，如与之间有1％误差，通过此方法会把10mΩ的电阻误差缩小到1％。即相当于把10-4量级误差再缩小100倍，即10-6量级误差，提高了准确度。5.操作开关K断开；6.调整Z1，Z2的取值使得Vw的rms值最小，此时调节完成。具体实施方法如下由于不同电感器的相角通常不同，所以Z1采用相角在89°以内的电感器并联数字电位器组成，这样可以使得可调电感的电感值及Q值都可以进行调节，最大程度上使系统达到平衡。设rm＝r1+rds+r3，由于rds＞＞r1，rds＞＞r3，所以R＝Zb+Zt+[rds||(Z1+Z2)]则而后重复第3-6步的过程，当Vw的值趋于零时，即Z1与Z2对rm进行分压，其分压得比例与Zb与Zt的比例相同，此时，无论K是否打开，都不影响Vw的值。此时开关K的通断对Vw的rms值的影响可忽略不计。其中，Lb为待测电感的电感值；Rb为待测电感的电阻值。平衡之后进行采集1)FPGA控制S切换至第一路Vb，并控制AD开始连续采集多个点(例如2048个点)；2)FPGA控制S切换至第二路Vt，并控制AD在总共连续采集了多个点(例如2048个点)后停止采集；进一步通多对Vb和Vt数据做离散傅里叶变换(DFT)可以分别得到两个复数序列Fb和Ft，此时有：进而可以得到待测电感的L值。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感引线补偿装置，包括待测电感，其特征在于：包括控制电路、选择开关和信号采集装置，其中，控制电路发出两路频率相同、相位幅值不同的正弦波，即第一路和第二路，第一路连接被测电感，第二路连接标准电阻，并分别连接于选择开关的第一端和第二端；被测电感和标准电阻之间有两路相互并联的电路，通过所述并联电路的阻抗设置实现被测电感的精确测量。

【技术特征摘要】
1.一种电感引线补偿装置，包括待测电感，其特征在于：包括控制电路、选择开关和信号采集装置，其中，控制电路发出两路频率相同、相位幅值不同的正弦波，即第一路和第二路，第一路连接被测电感，第二路连接标准电阻，并分别连接于选择开关的第一端和第二端；被测电感和标准电阻之间有两路相互并联的电路，通过所述并联电路的阻抗设置实现被测电感的精确测量。2.一种电感引线补偿装置，包括待测电感，其特征在于：包括控制电路、选择开关和信号采集装置，其中，控制电路发出两路频率相同、相位幅值不同的正弦波，即第一路和第二路，第一路连接被测电感，第二路连接标准电阻，并分别连接于选择开关的第一端和第二端；被测电感和标准电阻之间有两路相互并联的电路，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴康，王逸洲，孙智，王书强，
申请(专利权)人：北京东方计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11