實(shí)驗(yàn)七阻抗測(cè)量的研究

1、1 / 8實(shí)驗(yàn)七阻抗測(cè)量的研究、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、利用軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)虛擬阻抗測(cè)試儀，掌握阻抗測(cè)量的基本方法；、通過對(duì)虛擬阻抗測(cè)試儀進(jìn)行標(biāo)定，掌握測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、阻抗測(cè)量的基本原理阻抗測(cè)量一般是指電阻、電容、電感及相關(guān)的值、損耗角、電導(dǎo)等參數(shù)的 測(cè)量。阻抗的測(cè)量方法有很多，有電橋法、諧振法、伏安法、自動(dòng)平衡電橋法 以及網(wǎng)絡(luò)分析法等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在這里主要介紹伏安法。伏安法又稱為電壓電流法，是阻抗測(cè)量最經(jīng)典方法之一。根據(jù)歐姆定理， 可測(cè)量未知阻抗上的交流電壓值和流過它的電流值計(jì)算出被測(cè)阻抗值：其中：Uz阻抗ZX兩端壓降Uz的有效值；IZ流過阻抗ZX電流的有效 值；z阻抗ZX的模

2、；ju壓降Uz的初相角；ji電流i的初相角；jUz與i的相位差，伏安法阻抗測(cè)試原理圖圖中：為被測(cè)阻抗，為采樣電阻。為幅值可調(diào)信號(hào)源（頻率可調(diào)）UUs_ - _ZXR+ jX = ZeJUzejjujjiIze由圖可知:zs2 / 8RJ+ ZxRs令被測(cè)阻抗Zx= Rx+ jx，則有:UUsRs+ Rx+ jxRs3 / 8Rx=電容為：C = 1/ xw所以只要測(cè)量出U、Us和相位差j，就可以計(jì)算出被測(cè)電容C。將這些值帶入上述的有關(guān)計(jì)算式，即得到最終的測(cè)量結(jié)果。U、Us和j (= ju- jus)可以通過運(yùn)算獲得。具體方法是：對(duì)u(t)、us(t)進(jìn)行同步采集，得到u(i)和us(i) (i

3、 = 1|N)序列分別進(jìn)行運(yùn)算，可得到二者的有效值U、Us與初相角j。將這些值帶入式()和式()中，即得到阻抗中的電阻分量和電容分量 值得提出的是：對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算的前提條件是須對(duì)該信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)均 勻采樣，且采樣點(diǎn)數(shù)為，否則運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)誤差。注意：以上僅介紹了含、分 量的復(fù)阻抗測(cè)試方法，但該方法同樣適用于含、分量的阻抗的測(cè)量。2、實(shí)驗(yàn)箱面板圖介紹圖中：、分別接信號(hào)源的輸出；第列是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容的并聯(lián)，第列是個(gè)開關(guān)，分別控制各電容的接通與斷 開，其中最后個(gè)開關(guān)擲到“”位置表示沒有電流從其它電容通道流過;T曰于是:Ux=UsRs* sinj=arctg = arctg1wRC阻抗測(cè)量裝置面板如下圖所

4、示4 / 8第列是個(gè)不同阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，第、列是個(gè)開關(guān)，分別控制各標(biāo)準(zhǔn)電阻的 接通與斷開，其中最后個(gè)開關(guān)擲到“”位置表示沒有電流從其它電阻通道流過;第列是個(gè)不同阻值的采樣電阻，第列是個(gè)開關(guān)，分別控制各采樣電阻的接 通與斷開；需要測(cè)量哪一路的電阻或電容，就要把開關(guān)擲向“”位置，否則開關(guān)擲向“”位置。在測(cè)量電容時(shí)，所有電容是并聯(lián)的，按所測(cè)電容的大小撥開關(guān)。若 不測(cè)電容，把電容開關(guān)這一列除最后個(gè)擲向“”位置外，其它擲向“”位置。 標(biāo)準(zhǔn)電阻通道的選擇也是同樣的；、分別數(shù)據(jù)采集卡的通道、通道和地（已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)接好）。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1虛擬阻抗測(cè)試儀的設(shè)計(jì)（）設(shè)計(jì)總體要求：在給定的硬件平臺(tái)上，設(shè)計(jì)虛擬阻抗測(cè)

5、試儀進(jìn)行阻抗測(cè)量。（）虛擬阻抗測(cè)試儀的設(shè)計(jì)）編寫雙路輸入信號(hào)的采集子程序編寫基于凌華數(shù)據(jù)采集卡的雙通道數(shù)據(jù)采集子程序，一路為信號(hào)源兩端電 壓值（），另一路為采樣電阻兩端的電壓值（），同時(shí)將采集到的兩路數(shù)據(jù)放入數(shù)組中。注意：信號(hào)源輸出正弦交流信號(hào)的電壓的峰峰值W。虛擬面板設(shè)計(jì)要求：輸入控制型控件：采樣速率設(shè)為V,采樣總點(diǎn)數(shù)輸出顯示型控件：圖形控件顯示采集的雙路波形。信號(hào)采集程序面板見下 圖所示。）編寫輸入信 號(hào) 頻 率 的 計(jì)算子程序要求：用過零法計(jì)算輸入信號(hào)的每周期點(diǎn)數(shù)和頻率，并將結(jié)果顯示出來。虛擬面板設(shè)計(jì)要求：5 / 8信號(hào)頻率計(jì)算的面板見圖所示。信號(hào)頻率計(jì)算的面板）編寫雙路采集信號(hào)的電壓有

6、效值及相位差的計(jì)算程序要求：利用軟件平臺(tái)提供的庫函數(shù)函數(shù)分別計(jì)算兩個(gè)信號(hào)的有效值和相位， 將計(jì)算結(jié)果顯示出來。注意：為減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，必須保證每周期采樣點(diǎn)數(shù)為，即采樣頻率 與輸入信號(hào)的頻率的比值要為。若信號(hào)頻率為，一周期采樣點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)，則采樣 速率為X=虛擬面板設(shè)計(jì)要求：在圖所示面板的基礎(chǔ)上增加輸出顯示型控件：分別顯示雙路信號(hào)的有效值1和相位及兩路信號(hào)的相位差。I圖所示計(jì)算雙路信號(hào)相位差和有效值程序的面板。）根據(jù)公式計(jì)算阻抗并顯示出來。虛擬面板設(shè)計(jì)要求：在圖所示面板的基礎(chǔ)上增加輸出顯示型控件： 顯示計(jì)算出的阻抗 （包括電 容和電阻） 。）綜合以上步驟整理成完整的虛擬阻抗測(cè)量?jī)x將以上編寫的子程序連接，即可完成虛擬阻抗測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，面板如圖所 示。在圖所示面板每周期采樣點(diǎn)數(shù)和信號(hào)頻率。計(jì)算雙路信號(hào)相位差和有效值程序面板6 / 8阻抗測(cè)試儀儀器面板2、利用設(shè)計(jì)好的虛擬阻抗測(cè)試儀測(cè)量個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻。記錄數(shù)據(jù)并填入表。3、利用電阻和電容的理論值對(duì)虛擬阻抗測(cè)試儀進(jìn)行評(píng)價(jià)。記錄數(shù)據(jù)并填入表。可自行多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，分析當(dāng)輸入信號(hào)頻率、標(biāo)準(zhǔn)電容、標(biāo)準(zhǔn)電阻、采樣電 阻為何值時(shí)，虛擬阻抗測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果才