一、直流偏置與小交流信號疊加法
1.電路搭建
將直流電源、限流電阻、電感串聯起來形成一個回路。在電感兩端并聯一個示波器探頭,并且在電路中串聯一個小阻值的采樣電阻(例如0.1Ω)。
連接函數發生器,使其與電感串聯,用于疊加一個小交流信號(例如頻率為1kHz、峰 - 峰值為100mV的正弦波信號)。
2.測量原理
根據電感的電壓 - 電流關系公式。在直流偏置電流逐漸增加的過程中,通過疊加的小交流信號來測量電感的電感值變化。
對于小交流信號,電感的阻抗是電感兩端小交流信號的電壓, Iac 是通過電感的小交流信號電流(可通過串聯采樣電阻上的小交流信號電壓計算得到)。又因為Z=wL(w=2πf,f是小交流信號的頻率),所以可以計算出電感值。
3.操作步驟
首先,將直流電源的輸出電流設置為一個較小的值,例如10mA。
使用示波器測量電感兩端小交流信號的電壓 V ac 以及串聯采樣電阻上的小交流信號電壓VR ac,根據(R 為采樣電阻阻值)計算出 I ac,進而計算出
緩慢增加直流電源的輸出電流,每次增加一定的值(如5mA),重復上述測量和計算過程。
隨著直流電流的增加,當計算得到的電感值L 開始明顯下降時,此時的直流電流值就是電感的飽和電流。示波器在這個過程中主要是用來準確測量小交流信號的電壓V ac。
二、交流大信號法
1.電路搭建
使用函數發生器產生一個交流信號,將其通過一個功率放大器(如果需要較大功率驅動電感)后施加到電感上。在電感兩端并聯示波器探頭測量電壓,串聯一個小電阻(用于測量電流)。
2.測量原理
當給電感施加交流大信號時,隨著信號幅度的增加,電感會逐漸進入飽和狀態。正常情況下,電感中的電流i=Imsin(wt),電感兩端電壓,電流和電壓的相位差為90°。
當電感進入飽和狀態時,電感值下降,電流和電壓之間的關系不再遵循上述線性關系,電流波形會發生畸變,不再是正弦波形狀。
3.操作步驟
開始時,設置函數發生器輸出一個較小幅度的交流信號(例如峰 - 峰值為1V的正弦波),觀察示波器上電感兩端的電壓波形 V(t) 和串聯電阻上的電壓波形V R(t) 根據V R(t) 可以計算電流波形為串聯電阻阻值)。
逐漸增加函數發生器輸出信號的幅度,每次增加一定的值(如0.5V)。
當示波器上顯示的電流波形開始出現明顯畸變(不再是正弦波形狀)時,根據此時電感兩端電壓的有效值V{rms}和電流的有效值I{rms}(通過串聯電阻上電壓有效值計算),由得到的電流值即為飽和電流的近似值。示波器在這里主要用于觀察電壓和電流波形的變化情況。
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