Исследование основных параметров высокочастотных катушек индуктивности

     Последовательный  резонанс в контуре Q-метра происходит на более низкой частоте, чем параллельный. Добротность всего контура при этом практически соответствует добротности исследуемой катушки, если не учитывать потери в конденсаторе C₁. При С₁ >> C₀, как обычно и бывает, можно по формуле 16 определить индуктивность исследуемой катушки.

     Используя соотношение (17) можно определить собственную емкость катушки индуктивности, построив график зависимости добротности от частоты и определив частоту максимального значения добротности. 

2. Выполнения лабораторной  работы 

     Лабораторная  работа выполняется путем моделирования  процесса измерения резонансным методом параметров катушек индуктивности с использованием прибора – измерителя добротности (Q-метра). Для этого используется специальная программа, выполняемая на персональном компьютере (ПК). В эту программу заложены модели изменения характеристик ряда катушек индуктивности, в зависимости от изменения параметров окружающей среды и внешних воздействий, а также используется модель прибора Q-метр. При подготовке к работе необходимо изучить методическое указание к лабораторной работе.

     Для начала работы необходимо запустить файл  «лабор_индукт» на Рабочем столе ПК. После чего появится окно, изображенное на рис.7а. Оно отображает название выполняемой лабораторной работы и кнопки управления, назначение которых интуитивно понятно. Управление программой осуществляется обычным способом, применяемым повсеместно в операционной системе Windows. После щелчка по кнопке «Начинаем» появится окно выбора типа катушки индуктивности, как показано на рис. 7б.

     Выбор катушки индуктивности осуществляется щелчком по соответствующей закладке с названием. На закладке представлено описание и некоторые характеристики выбранной катушки индуктивности.

3. Проведение измерений

     После щелчка по кнопке «К измерениям» открывается  окно измерения добротности катушки индуктивности прибором Q-метр, показанное на рис. 8. В этом окне отображаются прибор измеритель добротности и измерительная камера с образцом катушки. Здесь же отображается схема подключения исследуемой катушки индуктивности.

     Необходимо  включить прибор щелчком по тумблеру «Сеть». По умолчанию в измерительной камере установлена температура 20 ⁰С. Измерение добротности катушки необходимо производить в следующей последовательности:

1. Установить необходимую частоту генератора, используя кнопки выбора диапазона и движок на шкале плавного изменения частоты.
2. Ручкой под стрелочным индикатором «Уровень» установить стрелку на шкале прибора на «1».
3. Щелкнуть по кнопке «Изменить температуру» и в окно «Задатчик температуры» ввести с клавиатуры нужную температуру в измерительной камере и щелкнуть по кнопке «Пуск». Дождаться момента установления заданной температуры в измерительной камере и перейти к измерениям.
4. Изменяя значение емкости переменного конденсатора по шкалам «Емкость грубо», «Емкость средне» и «Емкость плавно» по стрелочному прибору «Добротность» добиться резонанса в колебательном контуре по максимальному отклонению стрелки прибора. Записать в черновике значение температуры, частоты измерительного сигнала и значения добротности Q₁ с цифрового индикатора внизу стрелочного прибора, и значение емкости переменного конденсатора C₁. Емкость конденсатора в пикофарадах определяется суммированием значений цифровых индикаторов под соответствующими шкалами изменения емкости переменного конденсатора.

5. Изменить  частоту сигнала и произвести новые измерения в соответствии с пунктом 4.
6. При необходимости изменить температуру в камере в соответствии с пунктом 3.
7. При необходимости выбрать другую катушку, используя кнопку «Заменить катушку».

3. Последовательность выполнения работы

1. Получить у преподавателя задание на исследование конкретной катушки индуктивности в указанном диапазоне температур и частот.
2. Для каждого значения температуры провести измерения Q₁, C₁ на фиксированной частоте и полученные значения занести в таблицу, пример которой показан ниже. Рекомендуется начать с температуры 20 ⁰С.

Рассчитать значения L для исследуемых катушек, используя формулу 17, и построить графики зависимости добротности и индуктивности от частоты при температуре 20 ⁰С.

4. Рассчитать значение сопротивления потерь r_П катушки, используя формулу 10, и построить график зависимости r_П.от частоты.
5. На частоте, указанной преподавателем, определить среднее значение ТКИ и ТКД по формулам 15 и 16.
6. В случае исследования катушки с магнитным сердечником дополнительно рассчитать значение μ_С , используя формулу 5, и занести данные в дополнительный столбец таблицы. Построить зависимость μ_С от температуры при фиксированной частоте.

4.Содержание отчета

1. Отчет  выполняется каждым студентом  индивидуально.

2. Отчет  должен содержать:

• название работы;
• цель работы;
• основные теоретические сведения;
• конструктивные особенности исследуемых катушек;
• схемы измерения;
• полученные расчетные данные;
• необходимые графики, требуемые по заданию;

5. Вопросы для подготовки  к защите лабораторной  работы

1. Назначение катушек индуктивности при использовании их в РЭА.
2. От чего зависит величина индуктивности катушки?
3. Назовите основные классические конструкции катушек индуктивности.
4. Перечислите основные параметры катушек индуктивности.
5. Что такое собственная емкость катушки индуктивности и от чего она появляется?
6. Какие способы уменьшения собственной емкости катушки Вы знаете?
7. Нарисуйте эквивалентную схему катушки индуктивности и объясните назначение ее элементов.
8. Зачем в катушку индуктивности помещают магнитный сердечник и на что он влияет?
9. Что такое ТКИ и как он определяется?
10. Что такое ТКД и как он определяется?
11. Что такое собственный резонанс катушки индуктивности?
12. Что такое собственное сопротивление катушки и из чего оно состоит?
13. Как каркас катушки влияет на ее параметры?
14. Какие конструкции современных катушек индуктивности используют для поверхностного монтажа?
15. Что такое ЧИП катушки и как конструктивно они выполнены?

     Библиографический список 

     1. Покровский Ф.Н. Материалы и  компоненты радиоэлектронных средств:  учебное пособие для вузов. - М:  Горячая линия – Телеком, 2005.- 350 с.: ил.

     2. Пасынков В. В. Сорокин B.C. Материалы электронной техники. - М.: Высшая школа, 1986. - С. 325-З59.

     3. Электрорадиоматериалы  / под ред. Б. М. Тареева. - М.: Высшая школа, 1978. - С. 122 – 130.