ケーブルの特性インピーダンスを測る


 ケーブルの特性インピーダンスを測定する方法がネットで紹介されていたので、やってみようと思いました。

 そのためにはLCRメーターが必要です。

 LCRメーターは安いもので2万くらい、高価なものでたぶん十数万くらいします。
 2万くらいのを考えましたが、丁度秋月で5000円程度のLCRメーターが売っていました。

 注文して届いたので早速測ってみましょう!

※下の画像はクリックすると新しいウィンドウで 拡大 されます。



【1】 準備する。


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 秋 月のLCRメーター DE-5000。¥4,700
 右のものは、別売りのテストリードケース TL-21。¥780

 「テストリード」っていうのは、つまりテスターの測定のための赤黒の組になっているコードのことです。

かざり

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 TL- 21を装着した様子。

 ところで、電池は購入時に最初から入ってくれているようで、電源オンですぐに使えました。


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 測定対象のケーブル。
 (BNCケーブル 2m 50Ω 秋月にて¥500)

 この50Ωという値が最後に出ればOKです。

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 測定のために、ちょっとした小道具が必要になるので、簡単に作り方を紹介しておきます。

 抵抗の足の切れ端を、がびょうの針を型にして、加工します。

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 こんなかんじで加工します。



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 加工済み。

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 加工した針金をケーブルの真ん中の線に装着。
 延長しました。
 これでLCRメーターのわに口でつまめます。


 準備終わり



【2】 コンデンサ成分を測定する。


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 ネットの情報(http://www.ji0vwl.com/coax.html)に従って作業を進めます。
 貴重な情報をありがとうございます。


 写真のように、ケーブルの片方を、LCRメーターの わに口 でつまみます。

 もう片方は、オープンにします。何もつけない。

 これでコンデンサ成分を測れます。
 LCRメーターの電源を入れると… (※最初から入れていてもたぶん良い)


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 値 は、209.0pFと出ました。
 ネット情報によると、θも大切とのことで、一緒に表示してみました。

 いいLCRメーターだ…。



【3】 コイル成分を測定する。


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 さきほどコンデンサ計測でオープンにしていた端っこの端子は、コイルを測る時にはショートします。

 つまり、ケーブルの中心の線と、外側の線を、さっきは何もしませんでしたが、今度は針金でつなげます。

 さっき作ったもう1個の針金を写真のように付けて…


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 こんなふうにショートさせます。

 このへんのやり方は人それぞれですかね。

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 これでコイル成分を測れます。


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 値は、0.627uHです。

 ところで、コンデンサを測る時と、コイルを測る時の、周波数設定は同じ100kHzにします。
 コンデンサもコイルも、周波数によって、値が変わる部品ですから。
 同じであれば、1MHzでも10kHzでもOKです。高い周波数のほうが値が出やすくて良いかなと思いました。


【4】 計算


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 では、いよいよエクセルで計算します。
 ネット情報によると特性インピーダンスの計算式は

  Z = √(L / C)

 エクセルでは、ルートはsqrt()です。
 測定時の単位のpFやuHは、それぞれ、FとHに単位を合わせます。
 つまり、1pFなら0.000000000001Fです。これも多少難しい計算(変換)ですが、1 * 10^-12です。
 1uHなら0.000001Hです。1*10^-6です。
 エクセルでは、累乗はpower()です。
 

 以上で、計算式はこうなります。C4やC3は測定値を記入したセル。

  =SQRT((C4*POWER(10,-6))/(C3*POWER(10,-12)))

 計算すると、結果は、54.772256Ωと出ました。
 50Ωに近いので、OKでしょう。

 でも4.7Ω余分なのは何でしょうね?
 4.7Ωってよく見る値のような気もするが…。

 電気を勉強する者にとって良い体験学習になりました。
 繰り返しになりますが、情報提供をありがとうございました。

以上
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