本文章將介紹電感器(線圈)的電感測量方式。以下表格所記載為代表性的HIOKI所製造的LCR METER與阻抗分析儀，其他同樣的產品也適用本文的測量方式。

表1：量產產線用

型號	測量頻率	產品特徵
IM3533	DC、40 Hz ～ 200 kHz	有Rdc的溫度補償功能
IM3536	DC、4 Hz ～ 8 MHz	標準機種　高速、穩定、低價
IM7581	100 kHz～300 MHz	高頻線圈用的高速測量

表2：研究開發、入庫檢查用

型號	測量頻率	產品特徵
IM3570	DC、4 Hz ～ 5 MHz	可透過分析儀模式進行頻率掃描

正式開始測量線圈與電感器之前

在正式開始說明線圈與電感器的測量方式之前，要先了解線圈之間的差異。線圈的不同會對測量造成影響。 線圈可分為空心線圈(鐵芯為空氣或是非磁性材料)以及使用鐵氧體等磁性材料(即高磁導率材料)作為磁芯的線圈。具有磁芯的電感器會呈現電流依賴特性。

測量條件設定範例

以下為一般使用LCR METER進行線圈的電感器測試的條件設定範例。(最適用的測量條件依照各線圈有所不同，請根據實際情況做調整。)

表3：測量條件的設定

參數	Rs、 Q、 Rdc
頻率	自諧振頻率以下
內部直流偏壓	OFF(開啟後無法測量)
測量訊號	CC(定電流)模式 額定電流以下
測量量程	AUTO
速度	SLOW2
Low Z 模式	OFF

關於測量頻率的設定

線圈（電感器）的電感成分與其寄生電容之間會產生 LC 共振，此現象稱為自諧振，而發生自諧振時的頻率稱為自諧振頻率。進行線圈特性評估時，請在遠低於自諧振頻率的條件下測量L、Q值。

線圈的阻抗可由 Z = j2πfL公式 計算得出，因此頻率越高，阻抗也越高。在變更頻率進行量測時，將量程設定為 AUTO 可有效提升測量效率。若需獲得更高的測量精度，請選擇能使阻抗值落於儀器高精度量程範圍內的測量頻率。

 

圖1：電感的頻率特性

關於測量訊號電平的設定

　流經線圈的電流可以透過開路端子電壓與輸出阻抗、被測物的阻抗來進行計算。

• ※1　輸出阻抗依據機種或是低阻抗高精度模式是否有開啟會有所不同。
  請參考使用說明書所記載的產品規格欄。

圖2：流經被測物的電流

測量電流可根據開路端子電壓、輸出阻抗以及被測物的阻抗進行計算。請根據被測物設定測試電壓，請勿超過額定電流。對於具有電流依賴性的線圈(=磁性體鐵芯)的測量中，請將訊號電平設定在不會使磁性材料發生飽和的範圍內。若測量沒有電流依存性的線圈，則可設定儀器最高精度的訊號電平。

圖3：電感的電流依存

測量沒有電流依存性的線圈，則可設定儀器最高精度的訊號電平。以IM35xx系列為例，V模式的1V為最高精度的設定。而IM758x系列中，測量訊號電平以被測物端子於50Ω終端時的功率來定義，最佳精度設定為+1dBm。

測量沒有電流依存性的線圈，則可設定儀器最高精度的訊號電平。以IM35xx系列為例，V模式的1V為最高精度的設定。而IM758x系列中，測量訊號電平以被測物端子於50Ω終端時的功率來定義，最佳精度設定為+1dBm。

Ls與Lp的決定方法

一般而言，在測量低阻抗元件（約 100 Ω 以下）時，會使用串聯等效迴路模式；而在測量高阻抗元件（約 10 kΩ 以上）時，則會使用並聯等效迴路模式。若在約 100 Ω～10 kΩ 的阻抗範圍內，無法判斷適合的等效迴路時，請向製造商確認。

圖4：各頻率下的阻抗值參考值(D較小時)

電感的等效迴路

*低電感的線圈        
由於阻抗較低，可忽略並聯電阻 Rp，採用串聯等效電路進行測量。            

*高電感的線圈        
由於阻抗較高，可忽略 Rs，採用並聯等效電路進行測量。

電感器如圖所示，其動作可視為理想電感 L 與線圈銅損 Rs、磁芯鐵損 Rp 串接或並聯的等效模型。理想線圈的感抗 XL 可由 XL＝j2πfL 計算。由於 Rs 與 Rp 的大小會影響結果，因此無法一概而論。低電感線圈因 XL 較小，可將 Rp 與 L 的並聯阻抗近似視為 XL。然而，由於 L 值較小，Rs 不能忽略，因此採用串聯等效迴路。相反地，在高電感情況下則相反，Rp 不能忽略，但 Rs 可以忽略，因此使用並聯等效迴路。

關於Rdc測量

線圈的評估中會測量L、Q、Rdc等參數。IM3533或IM3536等一台儀器即可測量L、Q、Rdc。使用交流訊號測量L與Q後，再使用直流訊號測量Rdc。

※Rs、Rp 並不等於 Rdc。Rs 與 Rp 是以交流方式測得的電阻值。Rs 或 Rp 中包含了磁芯損耗，以及因表皮效果與鄰近效果而增加的繞組電阻等成分。
當繞組材料的溫度係數較大時，Rdc 會隨溫度變化而改變。IM3533 具備 Rdc 的溫度補償功能。

圖5：測量訊號

延遲時間的設定方法

在使用 LCR Meter 進行 Rdc 測量時，為了降低測量誤差，儀器會透過將輸出電壓切換為 ON／OFF 的方式來消除本體內部的偏移量（DC Adjust 功能）。

圖6：測量時間軸（IM3536）

當施加於電感器的電壓切換時，會因輸出電阻、電感器的等效串聯電阻以及電感本身而產生過度現象。因此，在進行 Rdc 測量時，請設定足夠長的延遲時間，以避免受到過度現象的影響。

延遲時間的名稱及測量時序會因機種而有所不同，請參閱各機種的使用說明書。

若無法判斷適當的延遲時間，建議先設定為儘可能長的延遲時間，再於測量值不發生變化的範圍內，逐步縮短延遲時間。

圖7：電感的過渡現象

關於直流重疊特性

　線圈具有直流重疊特性。此特性表示電感值隨直流電流增加而降低的情況，對於應用於電源電路等大電流環境的電感器而言，是一項重要的評估指標。
HIOKI的 LCR METER 內建之直流偏壓電壓施加功能是供電容器測量使用，無法提供直流電流。因此，若要重疊施加直流電流，需使用直流偏壓電流模組 9269（或 9269-10）搭配外部電源，或自行製作相關電路。

※有關直流偏壓電流重疊電路的內容，請參閱各 LCR Meter 使用說明書後方的附錄頁面。

圖8：L的直流重疊特性