一、文献综述
（一）引言
电感即电感线圈,是用导线(漆包线、裸铜线、纱包、镀金铜线)绕在绝缘管或铁芯、磁芯上的一种常用的电子元件。其种类较多,有高频阻流线圈、低频阻流线圈、调谐线圈、提升线圈、高频电感线圈、稳频线圈等[1]。电感在电路中的主要作用是阻止电流的突变,如果流过电感的电流突然增大,它会给自己充电,阻止电流的增大,如果电流突然下降,则它会通过放电,阻止电流变小,从而起到稳定电流的作用。电感器在电子线路设计中中应用非常广泛,通常在设计电子线路时，电感是实现振荡、调谐、稱合、滤波、延迟、偏转，还有蹄选信号和过滤噪声等作用的主要元件之一。电感器性能的优劣在一定程度上决定了电路各项性能,因此在实际工作中对电感器的测量是非常重要的[2]。
目前电感的测量[3]方法有很多,常见的有电桥法、谐振法[4]、阻抗-相角法、三点式振荡法等。这些方法都有自己的优点和缺点,比如阻抗-相角法比较适合测量比较大的电感;电桥法测量精度较高,但需要反复调节电桥平衡,不宜进行快速自动的测量。谐振法对信号源的频率要求较高,并且存在测量精度较低和测量速度慢等缺点[5]。伏安法有两种测量方法,一种是固定轴法,为了固定坐标轴,必须要确保参考信号与信号之间精确的相位关系,对硬件的要求也很高,目前很少使用;另外一种是自由轴法,自由轴法中的坐标轴可以任意的选择,但是为了保证两个坐标轴准确正交,需要有一个频率非常精确的正弦信号源、较高精度差动放大器、精密检相电路和高精度的A/D转换模块等一系列高性能的功能电路模块,这样下来成本就大幅度增加了。
一个精度高、可靠性高、智能化和功能化的测量仪能很有效的帮助工作人员完成设计,减少很多错误,提升工作的效率和提高设计的可靠性。为了解决上述一系列问题,实现较好的测量效果和更低的制作成本,设计出一个精度高,更灵活，可靠性更高的电感测量仪器显得尤为重要。
（二）研究现状
电子测量仪器是一个国家的战略性产业和装备,促使新技术革命不断向前发展的核心是信息技术,它包括了测量、计算和通信技术三个方面,其中,测量技术是最重要的关键和基础。著名科学家钱学森先生曾指出:'信息技术包括测量技术、计算机技术和通讯技术。其中测量技术是关键和基础'。使用用先进的高精度信息化智能测量技术来迅速提升制造业水平,是非常重要的发展方向，近年来我国重点支持高新技术产业，使得国内科技产业得到非常迅速的发展,如今电子信息技术已经成为推动科学技术和推动国民经济迅速发展的关键技术。测量技术是现代先进制造的基础,测量技术的发展和测量仪器水平体现着国家的工业与科技水平。近年来随着我国高新科技产业新设备、新工艺的快速进步及制造精度的不断提高,对测量仪器的测量精度提出了更高的要求[6]。
2007年刘军,李智设计了一款基于单片机的高精度电容电感测量仪[7]。该设计采用了电压比例法来测量电容和电感。由于电容和电感属于电抗元件,所以测量电感时不能采用直流来产生测量信号,所以该设计采用交流正弦信号。本系统包含测量信号产生电路模块、标准电阻、电容或电感串联电压比例测量电路模块、自校准电路模块、和显示电路模块组成。设计用AD9850芯片产生高精度的正弦波信号,正弦信号接入待测的 电容或电感和标准电阻的串连电路模块,再经过测量电容或者电感和标准电阻输出的电压,再由单片机利用电压比例来计算出电感值，并由显示器显示出来。
2010年王明娟、曾繁政、曲在一种新型电容电感测试仪[8]中公开了一种利用LC振荡器得震荡原理的电感电容测量仪,该设计以三点式振荡电路作为测量电路,采用STC89C51单片机作为控制核心,采用固定的电容和电感组成一个振荡电路。并由单片机进行全自动的判断和测量,通过单片机的I/O口来判断所要测量的对象,然后对其进行频率的测量和测量结果的计算,最终计算出被测对象的测量值[9]。该系统通过相应的实验和实际的测量,能准确地测量电容和电感的数值。本系统采用单片机和振荡器起振的系统,该系统有比较智能化的测量方法和简易的操作方法。电路原理简单,利用单片机来完成对电容和电感值的计算,使得测试仪具有体积较小、更智能、操作简单等优点。
2012年刘小艳,金平,张尊侨提出了一种简单实用电感测量电路设计方法[10],该测量方法是基于交流恒流法的电感测量方法,该系统将通过测量一个串联在交流恒流源电路模块中的被测电感的感抗和电感两端的电压,再经过一系列换算间接的得出电感量。此方法用电感—电压转换电路得到一个交流电压信号,如果被测电感较小,则将正弦信号经过放大电路进行比例放大,再将把放大后的交流电压信号包含的寄生振荡及一些干扰信号经过带通滤波器滤除。经过滤除后得到的交流电压信号再经过整流滤波得到与被测电感成比例的直流电压信号,再经过换算就可以得到电感的量。该设计电路简单,容易实现并且基本能满足平时的工作需要,但还是存在一些不足之处, 精度不够高、实用性较低、测量时需要配合万用表得到最终结果,这大大增加了人力成本和时间成本。
