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  前期談到電感器的製作與電容器的選擇,曾論及電感值、電容值得精確度與品質係數是何等重要,單靠那簡益的公式以繞製電感器,與從市面上買回來誤差±10%的電容器,其數值與品質實在令人擔心與懷疑。要是買一不能測R.L.C.的Universal Bridge來校驗的話,雖然它有很高的準確性與很方便的操作手續,但價錢實在太貴了。以一個喜歡自己裝的業餘愛好者的立場,要花掉三、四萬元的大把鈔票,買一部專業用的儀器,倒不如以同樣的花費買一對相當高級的揚聲系統回家,不但省事而且保險成功,不像自己裝的喇叭搞了半天能不能成功還不知道。

  如果您已經有了一部準確性值得信賴的R.M.S. Volts Meter,您可花很低的價錢買些零件回家,反正您喜歡自己動手再動手做一部可以測量電感值、電容值、相位、電感的Q值、電容的tan δ與交流阻抗的儀器,並使您的R.M.S. Volts Meter多了好幾種用途,也增加了不少自己裝的樂趣。雖然使用起來不太方便,但以自己裝的立場是不會計較這些時間,況且它的準確性相當高。

  要做此實驗以前有一點比較困難的是,需要借到計頻器與惠斯登電橋,以確保儀器本身的準確性。除了R.M.S. Volts Meter外還需準備四樣東西。

  一、振盪器(oscillator),它可用1KHz的相移振盪器代替之,其頻率需校驗過,但不一定要1KHz,只要知道確實的頻率就行了,用1KHz的目的只是計算方便而已。要是有足夠的器材,用可變頻率的信號產生器也可以,且玩起來更有趣。圖一為簡單的移相振盪器,將輸出端經四級電容、電阻作180°移相至輸入級的反相端,造成正回授以產生振盪。其原理在電子學裡講得非常詳細,我不敢在這裡班門弄斧貽笑大方。只要能產生正弦波就可以了,不限於何種振盪器。

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  二、標準的無感電阻器。設待測阻抗為Zx,則標準電阻ZR=½Zx<ZR<2Zx的範圍,超過了這個限度將使誤差率增加。為了避免發熱瓦特數需在3瓦以上。其電阻值與頻率一樣重要,影響著整個系統的準確性。無感電阻的取得非常容易,如圖二所示只要電阻絲對折繞於圓管上並用凡立水固定即可,其電感量在聲頻範圍內可略去不計。

  三、一部單聲道的後級功率放大器,瓦特數在20瓦以上即可,最好以O.C.L.為佳,因其内阻較低。它最主要的功用是做為振盪級與負載的緩衝級。

  四、一部工程型的計算機,如此運算較快也較精確。

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  以上組件準備就緒後將其依圖三接好,安裝時應注意各點接觸電阻儘量短且用粗線,以避免不必要之誤差。

  依照荷希夫(Kirchoff's)定律,一閉合迴路各點電流相同,各點電壓的向量和為電源供給的電壓。

  設Zx=待測阻抗, ZR=參考電阻, Zr=總阻抗。

   Vx=IZx, VR=IZR, VT=IZT.

  以I=100mA為基準如此測得結果比較接近正常狀況,也較容易計算。

  設ZR=8Ω時 I=100mA,則VR=0.1x8=0.8伏特,其他各點阻抗也可以直接讀出,只要將伏特數乘以10就可以。

  先以電感為例: 測得ZR Zx ZT等阻抗,其向量分布如圖四

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  得答案為內阻0.9843Ω Q=12.456, L=1.9513mh之電感器。

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  同理θTδ之求得如(1)(2)式,

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  答案為G=0.005mho C=10.37uF D=0.07682之電容器。

  如果您有一部可變頻率的信號產生器、一部計頻器,將會使此儀器更多采多姿。用標準電阻可測出電感、電容與喇叭等任何組件在各種頻率下的阻抗變化,用高Q值的電感器作標準可測出諸如喇叭之類等低Q的阻抗與向量。您如有興趣將會發現電動喇叭在某種頻率下呈現電容性的進相特性,到底是什麼緣故因我個人工作忙碌還未做更進一步的探討與有系統歸納,或許依我的能力永遠找不出答案也說不定。希望各位前輩不要笑我班門弄斧,我只是將我平常的實驗資料整理出來而已,並沒有高深的學理作後盾,所以寫出來的也很膚淺且沒系統。我更希望以此作拋磚引玉,引出有心人的寶貴實驗並公諸社會,如此我心願足矣!

 

轉載音響技術第13期 JAN. 1977 電感與電容的簡易測試法/紹峯

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