测感技术4

电子测量原理第1页2.4阻抗参数的测量IUZIUZsinZXcosZRRXarctgXRZ22DUTZ},R{Z实轴+j-j电阻电感电容虚轴电阻、电容、电感及品质因数Q、损耗角、电导等的测量2.4.1阻抗参数的定义各参数的含义:电压、电流幅值的关系电压、电流相位的关系，滞后或超前纯阻性、容性、感性类比中性、酸性、碱性jeYjBGZY1第2页2.4.2元件参数的等效电路建模以上是电阻、电容、电感的理想模型和实际器件的模型。低频时可以不考虑分布参数，高频时要考虑（整流、稳压电路中的小电容的用途？）元件测量值的影响因素：测试信号频率、测试信号电平、直流偏置电压和电流、温度、其它影响因素（环境，湿度，老化等）C0RRRL0L0R,0L0R0CR0CCLC0LR0R0LL2.4.3阻抗参数测量的方法三种基本方法：伏安法、电桥法和谐振法派生的其他方法：RF电压电流法、自动平衡电桥法、网络分析法等1）电桥的平衡条件：（由测量电表两端分压相等来推导）指数形式上式必须同时满足：324xzzzz324xj3j2j4jxzzzz324x324xzzzzxZ2Z3Z4ZD2）交流四臂电桥举例：P762.4.3阻抗参数测量的方法1、电桥法3)变压器耦合臂电桥由变压器的两个绕组构成两个臂（该两臂比例严格不变），高准确度和稳定性。4)电桥法产生误差的因素标准元件值的误差、电桥指示器的误差、屏蔽不良引起误差（寄生耦合、电磁干扰）XZSZ1W2W1I2IVXZ1W2W1V2VVSZSXZWWZ212、谐振法测量元件参数LCCLCLXLC202000011011原理：当回路达到谐振时，根据谐振频率测量未知的电感或电容。测量方法：（1）直接测量按右图公式，由已知的电感（或电容）和谐振频率求未知的电容（或电感）2.4.3阻抗参数测量的方法LIVRC（2）替代法2、谐振法测量元件参数信号源vXCbLSCa信号源cdLSCXCV串联替代法：适合测量大电容1221CCCCCX并联替代法适合测量小电容21CCCX（2）替代法2、谐振法测量元件参数信号源bLSCaXLV信号源cdLSCXLV串联替代法适合测量小电感21202214CCfCCLX并联替代法适合测量大电感1220241CCfLXLiVRC谐振时满足:RVIi0具有最大值CRRLQ001iCLQVVV(3)谐振法测Q值品质因数Q用于表示电抗的纯净程度（即与没有电阻时的纯电抗的接近程度）定义为:存储于元件中的能量与元件中消耗的能量之比。一般用串联谐振回路，R为回路的串联等效电阻如将谐振回路的等效电阻归属为电感的，则可认为电感的值就是谐振回路的值；如将谐振回路的等效电阻归属为电容器的，则可认为电容器的值就是谐振回路的值。2.4.4电压－电流法和智能化阻抗测量1.矢量电压－电流法TH2812C数字LCR测量仪RSRXCXR1ViXVSVXISSXXRVVZ被测电容采用串联等效方式XXXXXIVjXRZ被测电容采用并联等效方式XXXjBGY注意：上课前举例说明RC串联与RC并联等效问题(1微法电容和0.01欧姆电阻串联，1KHz，Z=0.01-j159.2，Y=3.95*10-7+j0.00628，并联模式：1微法电容和2.53兆欧姆电阻并联；在10KHz，Z=0.01-j15.92，Y=3.95*10-6+j0.0628，并联模式：1微法电容和253K欧姆电阻并联；)2.TH2812C仪器原理框图2.4.4电压－电流法和智能化阻抗测量时基MHz6.7发生器正弦信号放大器滤波功率被测件放大器差分显示器键盘计数控制/CPU转换器A/D鉴相器产生器鉴相正弦uVxVxZsR1R量程电阻LF/RFo0/90K第12页阻抗测量小结：集中参数元件的测量主要有电压电流法、电桥法和谐振法。又可以分为两大类：模拟测量法和数字测量法1、电桥法：利用电桥平衡的原理，一般用于测量低频元件。2、谐振法：利用谐振原理，可以用直接法和替代法，Q表即是利用该方法，适应频率较高。数字化测量3、矢量电流电压法：利用Zx=(Ux/Us)*Rs求出被测元件，该方法将被测元件转化为相应的电压，通过处理（包括相位检测）来求解。智能化LCR测试仪用该方法。本章小结：基本电参量的测量，本章主要内容：时间和频率的概念（了解）时间和频率测量的基本原理和方法（掌握）时间和频率测量的误差（掌握）电子频率计的工作原理（了解）介绍了交流电压的概念（掌握）平均值电压、峰值电压和有效值电压的测量方法（了解）电压的数字测量方法（了解）数字电压表的性能指标（了解）掌握各种A/D转换器的工作原理（双积分式）（掌握）了解数字电压表、多用表的基本组成和工作原理（了解）电压的数字测量误差计算方法（掌握）本章还介绍了阻抗参数的测量方法（了解）作业：3、7、8、9、11补充内容（测试连接头）所有阻抗测试都涉及连接头的问题.常用的连接方法有：两端接线柱式（或香蕉插头）；有极性的同轴的连接头；中性精密同轴连接头；三端连接头；四端连接头；五端连接头；四端对接头；等例题：BAIRrrZ`rrrBAIRrZ上图中，I为电流激励源，V为电压表，阻抗求解公式为：Z＝UAB/I，图中R为被测电阻，r为测试联线的等效电阻，r=50mΩ,对于上述两图，若不考虑电压表与电流源的误差，求两图Z的结果、测量的绝对误差、相对误差；对于左图，若想使相对误差小于0.1%，R最小为多少？解：电压表为理想元件，没有电流流过。对左图，Z＝UAB/I＝R+2r对右图，Z＝UAB/I＝R（里面两个r无压降）ΔZ=2rΔZ=0γ=2r/R*100%γ=0对于左图，若使相对误差小于0.1%，2r＝0.1Ω，R100Ω。R小，相对误差大。由上面的例题可知，联线的引线电阻会影响测量结果。同样两个引线间的电容会与被测阻抗形成并联，同样会引起误差。所以测量仪表的精确度固然重要，测量连接头和联线方法也要注意。