谐振法测电感改变电阻大小对精度有什么影响

1、制作

先是试制了网上流行的LM311电路。因手上没有LM311，用LM393代换。虽然只有几个元件，但也焊接了几个小时。

原电路出现以下问题：

1、频率稳定性不好，跳得比较历害

2、测量大电感误差非常大，可达20%

3、测量更大的电感，如10H以上的电感，很多无法测量，不起振。

解决方法：

用示波器观察，谐振器上面的波形非常差，说明电路Q值太低。

原电路使用33k电阻反馈(就是那3个100k电阻的并联值)，测大电感时，频率低，阻抗大比33k电阻还大， Q值严重下降，造成电路不起振，就算起振了，测值误差也大得惊人。所以改用1兆欧高阻耦合。

改了之后，可以测到1000H以上的大电感，而且很准。

2、性能

为了与电桥比对，所以上限频率只做到200kHz，辅助电感是220uH

零点缓慢漂移，得经常清零，比较讨厌。这是谐振元件温漂害的。

不过，秒一级的稳定性比较好，读数不会乱跳，因为频率只会跳1个计数值(1计数对应2Hz，计数时间采用0.5秒)，所以清零后，及时测量，还是可以准确测量0.x uH电感的。

从几uH到1H之间实测来看，误差小于1%，1H到几百H，误差可以5%左右估算，一般是偏大。因为本电路测量大电感的电压比较高，不易与电桥比对。铁芯电感的电感量随测量电压升高，电感量略有增加。

3、校准

通过修改程序中的这一句校准：

c0 = 3.12e-9 * c2c(f);

其中3.12e-9表示谐振电容在1kHz频率下是3.12nF。

实测700uH空芯线圈，根据误差大小，调整3.12的值，重新下载，使得测量准确。

本表测量的结果实际上是等效并联电感。

4、电容容量修正

•谐振器的极限谐振频率是200kHz。

•涤纶电容随频率变大而变小，所以程序内建修正表，改正电容的容量误差。

以下是3.12nF电容的真值修正表，其中b数组是容量的修正系数

code float a[5]={100, 1000, 10000, 100000, 200000 }; //频率

code float b[5]={1.004, 1.000, 0.992, 0.975, 0.973 }; //修正量(涤纶原真修正表)

•修正值改进

那个1M欧的耦合电阻，在超声波范围内并不是存阻的。当频率较高时，电阻两端的分布电容及LM393内的信号耦合是不可以忽略的。虽然是电容耦合量很小，但在密勒效应的作用下，会被成百上升倍放大，有效谐振电容变小。频率比较高时，谐振器的阻抗很小，所以反馈系数非常弱，这就造成密勒效应的影响严重，可影响2%以上，为此高频率下，有效谐振电容仅修正系数仅为0.973是不够的。

此外，LM393的延迟也会造成振荡频率变小，引起测值变大。如果谐振器高Q，则影响小。整个回路的Q值只有20左右，所以频率高时，这个影响也是不能忽略的。用排除法证明：表笔接20R电阻测量电路中的那个功率电感，结果输电感量变大了2%，并联串联关系的转换远没有2%变化，谐振电压的变化也远不足以造成2%的变化，而接电阻后谐振阻抗变低，密勒效应更大，应造成电感量测值变小才对。显然，这2%的增加是LM393引起的。

以上因素，结合起来，修正表变为

code float a[5]={100, 1000, 10000, 100000, 150000 }; //频率

code float b[5]={1.004, 1.000, 0.992, 0.960, 0.950 }; //修正量(综合修正表)

•测量100uH以下的电感的改正

测量这种电感，频率大约在150kHz至200kHz

这个范围内频率变化，产生如下效果：

功率电感约有0.5uH的变化，电感量随频率变大而变小，引起电感测值变小。

涤纶电容随频率增加，容量变小，引起电感测值变大。

以及其它方面因素影响，相互补偿，最后结果150kHz以后的电容修正值与200kHz的修正值是一样的。所以电容修正表上限只要做到150kHz即可，大于150kHz的使用150kH的修正值。

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// LC表驱动程序 V1.0

// 许剑伟 于莆田 2012.10

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#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define ulong unsigned long

#include

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// 项目：LCD1602 四线驱动程序

// 设计要点：

// LCD1602 的运行速度慢，而单片机运行的速度快，因此容易因为速度不

// 匹配造成调试失败。因此，调试之前应准确测试lcd_delay() 延时函数

// 准确的延时量，如果不能满足注释中的要求，则应调整循次数。每步操

// 作所需的延时量，按照数据手册指标指行，同时留下足够的时间余量。

// 硬件连接：

// 至少需要9条线，电源线2条，7条信号线。信号线详见程序中的接口定义。

// 清注意对LCD1602比对的调节，否则无显示。

// 设计：许剑伟,于莆田,2010.12

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sbit lcd_RS = P0^1; //数据命令控制位,0命令1数据

sbit lcd_RW = P0^2; //读写位,0写1读

sbit lcd_EN = P0^3; //使能位,下降沿触发

sbit lcd_D4 = P0^7; //数据端口D4

sbit lcd_D5 = P0^6; //数据端口D5

sbit lcd_D6 = P0^5; //数据端口D6

sbit lcd_D7 = P0^4; //数据端口D7

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void lcd_delay(int n){ //LCD专用延时函数

//32MHz钟频下，约循环3000次延迟1毫秒

int i,j;

if(n<0) { for(i=0;i< 20;i++); return; } //10us

if(n== 0) { for(i=0;i<100;i++); return; } //50us

for(;n;n--){ for(j=0;j<2000;j++); } //n毫秒

}

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void lcd_B(char f, uchar c, char t){ //控制四线式接口LCD的7个脚

//f=0写命令字, f=1写RAM数据, f=2读地址(或读忙), f=3读RAM数据

lcd_EN = 0;

lcd_RS = f%2;

lcd_RW = f/2%2;

//移入高四位

lcd_D4 = c & 16;

lcd_D5 = c & 32;

lcd_D6 = c & 64;

lcd_D7 = c & 128;

lcd_EN = 1; lcd_delay(-1); lcd_EN = 0; //使能脉冲

if(f==4) { lcd_delay(t); return; }

//移入低四位

lcd_D4 = c & 1;

lcd_D5 = c & 2;

lcd_D6 = c & 4;

lcd_D7 = c & 8;

lcd_EN = 1; lcd_delay(-1); lcd_EN = 0; //使能脉冲

lcd_delay(t); //不同的命令,响应时间不同,清零命令需要2ms

}

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void lcd_init(){ //LCD1602 初始化

//启动四线模式须势行9个步骤，初始化所须耗时较长，约65ms，时限不可减

lcd_delay(20); //启动lcd之前须延时大于15ms，直到VDD大于4.5V

lcd_B(4, 0x30, 9); //置8线模式,须延时大于4.1ms

lcd_B(4, 0x30, 5); //置8线模式,须延时大于100us

lcd_B(4, 0x30, 5); //置8线模式,手册中未指定延时

lcd_B(4, 0x20, 5); //进入四线模式

lcd_B(0, 0x28, 5); //四线模式双行显示

lcd_B(0, 0x0C, 5); //打开显示器

lcd_B(0, 0x80, 5); //RAM指针定位

lcd_B(0, 0x01, 5); //启动清屏命初始化LCD

}

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//=========================几个功能常用函数=================================

void lcd_cls() { lcd_B(0, 0x01+0, 2); } //清屏

void lcd_cur0() { lcd_B(0, 0x0C+0, 0); } //隐藏光标

void lcd_goto1(uchar x){ lcd_B(0, 0x80+x, 0); } //设置DDRAM地址,第1行x位

void lcd_goto2(uchar x){ lcd_B(0, 0xC0+x, 0); } //设置DDRAM地址,第2行x位

void lcd_putc(uchar d) { lcd_B(1, 0x00+d, 0); } //字符输出

void lcd_puts(uchar *s){ for(; *s; s++) lcd_B(1,*s,0); } //字串输出

//==============字符显示函数====================

#define digW 4 //数字显示位数宏

void lcd_puti(long a,char w){ //定宽显示正整数

char i=0, s[10]={32,32,32,32,32,32,32,32,32,32};

if(a<0) { a=-a; lcd_puts("-"); }

else lcd_puts(" ");

do{

s[i++] = a%10+48;

a /= 10;

}while(a);

for(;w;w--) lcd_putc(s[w-1]);

}

void lcd_putf(float a,char n,char w){ //浮点输出，n是保留小数的位数,w是数字宽度

char i,g,fi=0;

long b,c=1;

if(a<0) { lcd_putc('-'); a = -a; }

else { lcd_putc(' '); }

for(i=0;i

for(i=1;i

b = a;

for(i=0;i

g = b/c;

b -= g*c;

c /= 10;

if(g>9||g<0) g='*'-48;

if(i == w-n ) lcd_putc('.');

if(!g && !fi && i