Последовательный резонанс
Для углубления понимания всеми явления резонанса в последовательном контуре, а также для осознания физического смысла и методов измерения добротности цепи и полосы пропускания, а также для овладения методами измерения резонансной частоты сегодня мы кратко рассмотрим экспериментальные принципы и методы исследования резонанса в последовательном контуре, а также вопросы, на которые следует обратить внимание.
Принцип испытания на последовательный резонанс
Последовательная цепь RLC показана на рисунке, и изменение параметров цепи L, C или частоты питания может вызвать резонанс в цепи.
Импеданс этой цепи является функцией угловой частоты питания ω: Z=R+j (ω L-1/ω C). Когда ω L-1/ω C=0, ток в цепи находится в фазе с возбуждающим напряжением, и цепь находится в резонансном состоянии. Резонансная частота зависит только от значений компонентов L и C и не зависит от сопротивления R и угловой частоты ω источника питания. Когда ω<ω
Метод испытания на последовательный резонанс
1. Метод измерения резонансной частоты f0 цепи.
Метод 1: Поддерживайте постоянную амплитуду выходного сигнала при последовательном резонансе, постепенно увеличивайте частоту сигнала при последовательном резонансе — от меньшей к большей — и измеряйте напряжение UR на обоих концах резистора R. Когда показание UR достигает максимального значения, соответствующее значение частоты и будет резонансной частотой f₀ цепи.
Метод 2: Исходя из характеристики, согласно которой входной сигнал и напряжение на резисторе находятся в одной фазе при резонансе цепи, подключите эти два сигнала к двум каналам осциллографа и установите осциллограф в режим X-Y. Изменяя частоту сигнала генератора входного сигнала, на экране осциллографа можно наблюдать эллипс с изменяющимся расстоянием между полюсами. Когда эллипс превращается в прямую линию, цепь находится в резонансе, а частота входного сигнала соответствует резонансной частоте.
2. Измерение и контроль состава частотной характеристики
Измерьте цепь, используя переменный ток и милливольтметр для измерения напряжения, а также наблюдайте за выходным сигналом при последовательном резонансе с помощью осциллографа, чтобы гарантировать, что выходное напряжение US ≤ 3 В и остаётся постоянным. По обе стороны от точки резонанса последовательно возьмите 8 точек измерения, увеличивая или уменьшая частоту на 500 Гц–1 кГц, и измерьте значения тока I, напряжений UR, UL и UC по каждой точке. Постройте график на основе полученных данных.
3. Измерение добротности Q контура
Измерьте выходное напряжение US сигнала последовательного резонанса и напряжение UL на индуктивности при резонансе цепи, а затем рассчитайте добротность Q цепи по уравнению 7.2.
4. Измерение резонансной кривой тока
Поддерживая постоянным напряжение на элементах L, C и сигнальном последовательном резонансе в цепи, изменение значения сопротивления R приведёт к различным значениям добротности Q. Измерьте резонансную кривую тока при различных значениях Q.
Меры предосторожности при испытании методом последовательного резонанса
1. При выборе частотных точек следует взять несколько точек вблизи резонансной частоты, при этом не следует пропускать точку максимального значения на частотной характеристике.
2. Перед проведением испытаний с изменением частоты амплитуду выходного сигнала следует отрегулировать (с контролем на осциллографе) для поддержания постоянного значения. Перед измерением значений UC и UL предел измерения милливольтметра следует увеличить примерно в 10 раз. При измерении UC и UL «+»-вывод милливольтметра должен быть подключён к общей точке конденсатора C и катушки индуктивности L, а его выводы заземления должны быть подключены соответственно к ближайшим к земле выводам катушки индуктивности L и конденсатора C.
Посредством испытания на последовательный резонанс, проведённого компанией HV Hipot Electric Co., Ltd., можно сделать вывод о том, что последовательный резонансный контур представляет собой токовый резонанс и, как правило, обеспечивает усиление тока. Слабые токовые сигналы усиливаются посредством последовательного резонанса.