تم النشر اليوم 08-12-2025 | جهاز قياس معامل الجودة قياس مكونات المعاوقة المنخفضة

قياس مكونات المعاوقة المنخفضة

مكونات المعاوقة المنخفضة، مثل القيم المنخفضة للمقاومات، الملفات الصغيرة، أو قيمة المكثف العالية، تُقاس على التوالي بدائرة القياس. تُوصل المعاوقة Z على التوالي بالملف العياري والمعلوم له قيمة كلٍ من L ، R بدقة. كيفية قياس مكونات المعاوقة المنخفضة أولاً تتم عملية القياس بقصر الطرفين لمكونات المعاوقة المنخفضة تحت القياس، ويوضع المكثف في الوضع C1 من أجل حدوث حالة الرنين للدائرة في هذه الحالة X_L X_ C1 أو omega L frac 1 omega c_1 مهملاً مقاومة دائرة القياس Q_1 frac omega L R frac 1 omega C_1R وأيضاً R frac X_L Q_1 frac X_ C1 Q_1 ثانياً تتم عملية القياس بفتح المفتاح عبر مكونات المعاوقة تحت القياس Z ويوضع المكثف في الوضع C2، من أجل حدوث حالة الرنين للدائرة. وفي هذه الحالة X_L + X_m X_ c2 حيث Xm هي ممانعة الدخول المجهولة أو X_ c1 + X_m X_ c2 حيث X_ c1 XL X_m Xc2 - Xc1 frac 1 omega C_2 frac 1 omega C_1 X_m frac C_1 - C_2 omega C_1 C_2 فإذا كانت المعاوقة المجهولة عبارة عن حث منخفض L_m frac C_1 - C_2 omega C_1 C_2 Xm سوف تكون حثية عندما تكون C2 < C1 Xm سوف تكون سعوية عندما تكون C2 > C وقيمة المقاومة Rm للمعاوقة المجهولة يمكن أن تحدد كالتالي حيث R2 هي المقاومة الكلية للدائرة R_2 frac Xc_2 Q_2 R frac Xc_1 Q_1 R_2 R + R_m إذن R_m R_2 - R frac Xc_2 Q_2 - frac Xc_1 Q_1 frac 1 omega C_2 Q_2 - frac 1 omega C_1 Q_1 frac C_1 Q_1 - C_2 Q_2 omega C_1 C_2 Q_1 Q_2 فإذا كانت المعاوقة أومية تماماً، عندئذٍ فإن توليف المكثف سوف يبقى هو نفسه لكلا القياسين بمعنى أن C_1 C_2 R_m frac Q1 - Q2 omega C1Q1Q2 Q1 ، Q2 يتم تعيينهما من بيانات الفولتميتر المتصل عبر مكثف التوليف C، وجهد التغذية. ومعامل الجودة Q للمعاوقة يمكن تحديده بالتعريف أي أن Q_m frac X_m R_m frac frac (C_1 - C_2 omega C_1 C_2 omega C_1 C_2 Q_1 Q_2 إذن Q_m frac (C_1 - C_2) Q_1 Q_2 C_1 Q_1 - C_2 Q_2 وإذا كانت المعاوقة المجهولة هي مكثف كبير Cm frac 1 omega X_m frac omega c_1 c_2 omega (c_1 - C_2) frac c_1 c_2 c_1 - c_2 ومعامل الجودة للمكثف يمكن أن يُحدد من العلاقة التالية Q frac (C_1 - C_2) Q_1 Q_2 C_1 Q_1 - C_2 Q_2

قياس مكونات المعاوقة العالية

مكونات المعاوقة العالية مثل قيمة المقاومات العالية، وقيم الحث العالية، والقيم المنخفضة للمكثفات، يتم قياسها بتوصيلهم على التوازي بدائرة القياس. تُقاس المعاوقة المجهولة بدلالة مكوناتها المتوازية Rm ، Xm ويتم القياس أولاً بدون توصيل المعاوقة المجهولة، وقراءة مكثف الرنين مع الملف العياري في الدائرة. ويتم حساب معامل Q للدائرة ونفرض أن قيمها Q1 ، C1 على الترتيب، والقياس بالثاني يتم بعد وضع المعاوقة المجهولة بالدائرة، ونحصل على القيمة الجديدة لمكثف الرنين، ونعين القيمة الجديدة لمعامل الجودة Q ونفرض أن القيم الجديدة هي Q2 ، C2.

ففي الحالة الأولى أي في حالة عدم توصيل المقاومة المجهولة في الدائرة، تحت ظروف الرنين

omega L frac 1 omega C_1 Q frac omega L R frac 1 omega C_1 R

أما في الحالة الثانية عندما تُوضع المعاوقة المجهولة في الدائرة وتحت ظروف الرنين فإن ممانعة الملف العياري سوف تساوي ممانعات التوازي لمكثف الرنين Xc2 وممانعة المعاوقة المجهولة Xm.

X_L frac Xc_2 X_m Xc_2 + X_m X_L (Xc_2 + X_m) Xc_2 .X_m أو X_m frac X_L..Xc_2 Xc_2 - X_L frac frac 1 omega C_2 frac 1 omega C_1 frac 1 omega C_2 frac 1 omega C_1 أو X_m frac 1 omega (c_1 - C_2) فإذا كانت الممانعة للمعاوقة المجهولة سعوية X_m frac 1 omega C_m أو C_m frac 1 omega X_m C_1 - C_2 وتكون المعاوقة الكلية RT سوف تساوي حاصل ضرب معامل الجودة Q للدائرة الكلية، والممانعة للملف العياري عند حالة الرنين R_T Q_2.X_L أو R_T Q_2.X_ C1 frac Q_2 omega C_1 وتعين قيمة مقاومة المعاوقة المجهولة Rm بمقارنة الموصلات في الدائرة. إذاً الموصلية الكلية لدائرة الرنين G_T G_m + GL حيث Gm موصلية المعاوقة المجهولة، و GL موصلية الملف العياري ويساوي ( L2 د‰2 + RR2 ) إذن frac 1 R_T frac 1 R_m + frac R R^2 + omega^2 L^2 أو frac 1 Rm frac omega C_1 Q_2 - ( frac 1 R ) [frac 1 1 + frac omega^2 L^2 R^2 ] frac 1 Rm frac omega C_1 Q2 - frac 1 R (frac 1 1 + Q_2^ 1 ) وعادةً ما تكون قيمة Q1 عالية القيمة لذا فإن Q_2^ 2 + 1 يمكن أن تؤخذ على أنها Q_2^ 2 إذن frac 1 R_m frac omega C_1 Q_2 - frac 1 RQ_1^ 2 أو frac 1 R_m frac omega C_1 Q_2 - frac 1 RQ_1 .frac 1 omega C_1R frac omega C_1 Q_2 - frac omega C_1 Q_1 frac omega C_1 Q_1 - omega C_1 Q_2 Q_1 Q_2 frac omega C_1 - (Q_1 - Q_2) Q_1 Q_2 أو أن Rm or Rm frac Q_1 Q_2 omega C_1 (Q_1 - Q_2) ويكون معامل الجودة Q لل معاوقة المجهولة هو Qm frac Rm Xm frac frac Q_1 Q_2 omega C_1 (Q_1 - Q_2) frac 1 omega (C_1 - C_2) Qm frac (C_1 - C_2) Q_1 Q_2 C_1 (Q_1 - Q_2)

الأخطاء

سوف نناقش الأخطاء في العمليات السابقة في التالي

أخطاء نتيجة تقسيم السعات

Error due to distributed capacitance إن السعة المقسمة أو السعة الذاتية لدائرة القياس تعطي خطأً في القياس، وهي تمثل أهم مصدر للخطأ، فهذا الخطأ يؤثر على القيمة الفعلية لــ Q، وكذلك يؤثر على حث الملف، فالسعة المقسمة أو السعة الذاتية Cd للملف يمكن قياسها وذلك بعمل عمليتي قياس عند ترددات مختلفة. حيث يُوصل الملف تحت الاختبار مباشرة بأطراف اختبار دائرة القياس، ويولف مكثف الرنين على الرنين عند عند ترددين مختلفين نفرض أنهما f1 ، f2 ( وعادةً ما يؤخذ f2 ضعف f1 أي أن 2f1 f2 ) ونفرض أن قيم مكثف الرنين هي C2 ، C1 عند الترددات f2 ، f1 على الترتيب . f_1 frac 1 2pi sqrt L(C_1 + C_d) f_2 frac 1 2pi sqrt L(C_2 + C_d) وبما أن f2 2f1 فإن frac 1 2pi sqrt L(C_2 + C_d) frac 2 2pi sqrt L(C_1 + C_d) so frac 1 C_2 + C_d frac 4 C_1 + C_d or C_d frac C_1 - 4C_2 3 والسعة المقسمة تقلل القيمة الفعالية لـــ Q الخاصة للملف، والفرق بين القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية تعتمد على قيمة السعة المقسمة، وقيمة مكثف الرنين، والقيمة الحقيقية لـــ Q نحصل عليها من العلاقة التالية القيمة الحقيقية لـــ Q Q Q_e (frac C - C_d C ) حيث أن

• Q2 هي القيمة الفعالة لـــ Q الخاصة بالملف والتي عادةً ما تعتبر القيمة المبنية C.
• Q هي مكثف الرنين .
• Cd هي السعة المجزأة.

خطأ نتيجة الحث المتبقي للجهاز

Error due to inductance وهذا النوع من الحث المتبقي صغير جداً وفي حدود 0.015uH ولذلك فإنه يؤثر فقط في قياس المحثات الصغيرة جداً، مثلاً محثات ذات قيمة أقل من 0.5uH

أخطاء نتيجة مقاومة التوازي

Error due to shunt resistance مقاومة التوازي Rsh الخاصة بدائرة قياس الـــ Q تقدم خطأ فقط عندما تكون مقاومة ملف الاختيار مقارنة بقيمة مقاومة التوازي مثال ذلك ملف مقاومة 0.2خ© تقاس بمقاومة التوازي 0.2خ© وإلا تكون مقاومة التوازي Rsh صغيرة جداً، ويمكن إهمالها كما في حالة قياس Q لملف مقاومته 20خ© واستخدام مقاومة التوازي Rsh تساوي 0.02خ©

أخطاء نتيجة توصيلة Q فولتميتر

Error due to conductance of Cp-Voltmeter ينتج هذا الخطأ نتيجة تأثير التوازي لتوصيلة ال فولتميتر المتصل عبر مكثف الرنين عند الترددات العالية، ولكن هذا الخطأ صغير جداً بحيث يمكن إهماله

المواصفات

- - 0-250 & 0-50 0-250in tow ranges Q range - 300KHz, 1000KHz, 1  MHz, 3  MHz, 10  MHz, 10  MHz-20  MHz Frequency ranges - ±5 Fsd accuracy - 230V, 50  Hz power supply

أمثلة

مثال «1» باستخدام ملف عياري مناسب، تم توصيله إلى جهاز قياس Q ، تم الوصول إلى رنين بتردد قدره f1، مع مكثف رنين عند القيمة C1، وكانت قيمة معامل Q المبينة هي Q1، تم توصيل معاوقة مجهولة على التوالي مع الملف العياري، وتم الحصول على رنين مرةً ثانية بوضع قيمة مكثف الرنين عند C2، وقيمة معامل -Q هي Q2 عين

1. المركبة الأومية
2. المركبة غير الفعالة للمعاوقة المجهولة عندما تكون

C1 208pF, Q 80, C2 184pF, Q2 50 وكان التردد قيمته 165KHz الحل

من البيانات السابقة ومن أن المركبة الأومية للمعاوقة المجهولة تُعطى من العلاقة التالية

Rm frac 1 omega (frac 1 C_2 Q_2 - frac 1 C_1 Q_1 ) frac 1 2pi X 165 X 10^ 3 (frac 1 184 X 10^ -12 X 50 - frac 1 208 X 10^ -12 X 80 ) خ© 46.88

المركبة غير الفعالة للمعاوقة المجهولة

Xm frac 1 omega (frac 1 C2 - frac 1 C1 ) frac 1 2pi X 165 X 10^ 3 (frac 1 184 X 10^ -12 - frac 1 208 X 10^ -12 ) خ© 605

ملاحظات

‹1› المركبة الأومية للمعاوقة المجهولة تُعطى من العلاقة Rm frac 1 omega (frac 1 C_2 Q_2 - frac 1 C_1 Q_1 ) ‹2› المركبة غير الفعالة للمعاوقة المجهولة Xm frac 1 omega (frac 1 C2 - frac 1 C1 ) ‹3› السعة الذاتية للملف Cd frac C1 - 4C2 3 ‹4› تردد الرنين f frac 1 2pi L(C_1 + C_d)

أقرأ أيضاً

مقاييس إلكترونية جهاز قياس معامل الجودة Q وبالإنجليزية Q.Meter جهاز معالجة معامل الجودة Q هو جهاز صمم بخاصة لقياس معامل الجودة Q للملف، وكذلك لقياس الخواص الكهربائية للملفات والمكثفات - ! Q range !! Frequency ranges !! accuracy !! power supply - 0-250 & 0-50 0-250in tow ranges 300KHz, 1000KHz, 1  MHz, 3  MHz, 10  MHz, 10  MHz-20  MHz ±5 Fsd 230V, 50  Hz

مقدمة

بالإنجليزية Q.Meter File جهاز قياس معامل الجودة الدائرة التخطيطية لجهاز قياس معامل الجودة يجب أن تعرف كل أن ملف حثي له كمية معينة من المقاومة، وأن مقاومة الملف هذه يجب أن تكون أقل ما يمكن، وتكون النسبة بين مفاعلة التوصيل والمقاومة الفعالة تُسمى معامل الجودة أو معامل Q للملف. Q frac XL R frac omega L R والمطلوب أن تكون قيمة Q عالية لأن ذلك يعني ممانعة توصيل عالية و مقاومة منخفضة، وأما في حالة أن تكون قيمة Q منخفضة يبين ذلك أن قيمة مركبة المقاومة عالية نسبياً، وبالتالي يتواجد فقد كبير نسبياً في القدرة. والمقاومة الفعالة للملف تختلف عن مقاومة التيار المستمر DC وذلك بسبب التيار الدوامي والتأثيرات السطحية، وتتغير بطريقة معقدة مع التردد، ولهذا السبب فنادراً ما تحسب Q بتعيين كل من L ، R. وإحدى طرق قياس Q الممكنة هي باستخدام قنطرة التوصيل، ولكن دوائر مثل هذه القنطرة نادراً ما تكون قادرة على إعطاء قياسات دقيقة عندما تكون Q عالية، وفي هذه الحالة فإن أجهزة خاصة تستخدم لهذا الغرض. وجهاز معالجة معامل الجودة Q هو جهاز صمم بخاصة لقياس معامل الجودة Q للملف، وكذلك لقياس الخواص الكهربائية للملفات والمكثفات، وهذا الجهاز يعمل على أساس رنين التوالي، بمعنى أنه في حالة رنين لدائرة توالي AC، فإن الجهد على المكثف يساوي الجهد المسلط QX للدائرة، فإذا كان الجهد المسلط على الدائرة يبقى ثابتاً عندئذٍ فإن الولتميتر الموصل عبر المكثف يمكن أن يًعاير لكي يُعطي قيمة Q مباشرة. ويستخدم مذبذب واسع المدى (50KHZ → 50MHZ) كمغذي لقدرة الدائرة، ويتم قصر خرج المذبذب بمقاومة منخفضة القيمة، وعادةً ما تكون في حدود 0.02خ© ولذلك فهي تمثل تقريباً اللا وجود لمقاومة Rsh في دائرة المذبذب، وتمثل مصدر جهد ذات مقاومة صغيرة أو مهملة تقريباً، ويتم قياس الجهد على المقاومة الصغيرة Rsh ، V بواسطة جهاز قياس ازدواج حراري، ويُقاس الجهد على المكثف V2 بواسطة فولتميتر إلكتروني. ولتنفيذ عملية القياس فإن الملف المجهول يُوصل إلى أحد أطراف الاختبار للجهاز، وتولف الدائرة على الرنين وذلك إما بتغير تردد المذبذب، أو بالتغير في قيمة مكثف الرنين C، وتؤخذ قراءات الجهود على المكثف C، وعلى مقاومة التوازي Rsh. ويتم الحصول على معامل الجودة للملف كالتالي من تعريف معامل الجودة Q للملف Q frac X_L R إذن عندما تكون الدائرة في حالة الرنين X_L X_C أو IX_L IXC V_C VI IR إذن Q frac X_L R frac IX_L IR frac V_C V ومعامل الجودة يسمى دائرة الـــ Q، لأن هذا القياس يشمل مفاقيد مكثف الرنين، الفولتميتر، ومقاومة التوازي Rsh، وبالتالي فإن معامل الجودة Q الحقيقي للملف سيكون أكبر قليلاً من الذي تم حسابه، وهذا الفرق صغير جداً ويمكن إهماله، ما عدا عندما تكون مقاومة الملف تحت الاختبار صغيرة نسبيا بالمقارنة بمقاومة Rsh. كما أنه يمكن حساب حث الملف من القيم المعلومة للتردد F، ومكثف الرنين C كالآتي في حالة الرنين X_L X_C أو 2pi fL frac 1 2pi fc أو L frac 1 (2pi f)^2 c