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第6章阻抗丈量26.1引言6.2阻抗規(guī)范6.3阻抗的模擬丈量法6.4阻抗的數(shù)字丈量法1/10/202416.1引言6.1.1集中參數(shù)元件特性表征1.阻抗定義及表示方法

1/10/20242實(shí)軸+j-j電阻電感電容虛軸電阻電抗1/10/202432.電阻器、電容器、電感器的電路模型1/10/20244理想電阻思索引線電感思索引線電感和分布電容電阻器RRRC0L0L01/10/20245理想電容思索走漏、引線電阻和電感思索走漏、介質(zhì)損耗等電容器CCCR0R0L0R,01/10/20246電感器理想電感思索導(dǎo)線損耗思索導(dǎo)線損耗和分布電容LR0LC0LR01/10/20247丈量器件的寄生參數(shù)影響DUT1/10/20248真值、有效值和指示值(2)元件的影響要素1/10/20249電阻器的頻率呼應(yīng)寄生電容C0R低阻值電阻理想R?R|z|高阻值電阻理想R?R|z|引線電感RL01/10/202410電感器的頻率呼應(yīng)C0LR0LC0R0C0的影響|z|理想L?R0理想LC0的影響|z|?R0普通電感磁心損耗高的電感1/10/202411電容器的頻率呼應(yīng)L0的影響|z|R0理想C?R0CL01/10/202412測(cè)試信號(hào)電平〔AC〕的影響(AC)電平對(duì)鐵心電感器的影響(AC)電平對(duì)陶瓷電容器的影響測(cè)試電壓(AC)高K值中K值低K值ΔCoV測(cè)試電流(AC)ΔLoI1/10/202413直流偏置電壓對(duì)陶瓷電容器的影響直流偏置電壓直流偏置電流對(duì)鐵心電感器的影響直流偏置影響高K值低K值ΔCoV0直流偏置電流oΔLI01/10/202414溫度中K值高K值溫度對(duì)陶瓷電容的影響oΔC25溫度的影響1/10/202415時(shí)間老化對(duì)陶瓷電容的影響ΔCo110102103104其他要素的影響1/10/2024166.1.2元件參數(shù)丈量的根本技術(shù)(1)電橋法D1.丈量方法概述

圖6-2電橋法1/10/202417諧振法QRXDUTLXECOSC圖6-3詣?wù)穹?/10/202418(3)電壓電流法由丈量的電壓值和電流值計(jì)算被測(cè)阻抗ZX電流經(jīng)過(guò)它所流經(jīng)的RS上的電壓計(jì)算V1V2RSZXI圖6-4電壓電流法1/10/202419(4)RF電壓電流法(a)低阻抗類(lèi)型RV1UV2RI1ZXIOSCRI2R1/10/202420(b)高阻抗類(lèi)型RUV2V1ZXIOSCR—R21/10/202421(5)自動(dòng)平衡電橋法-+DUTHLR虛地V1II2I=I2V2=I2RZ=V1I=V1RV2V1I2=V2───圖6-6自動(dòng)平衡電橋法1/10/202422(6)網(wǎng)絡(luò)分析法輸入信號(hào)反射信號(hào)定向耦合器或電橋OSCZXV1V2圖6-7網(wǎng)絡(luò)分析法1/10/202423網(wǎng)絡(luò)分析法300KHz1101001K10K100K1M10M100M1G10G10KHz70MHz10KHz110MHz1MHz3GHzRF電壓電流法電壓-電流法法諧振法0HZ300MHz電橋法20HZ110MHz自動(dòng)平電橋法1/10/2024242.儀器分類(lèi)模擬阻抗丈量的儀器采用電橋法的:萬(wàn)用電橋、惠斯登電橋等采用諧振法的:Q表采用電壓-電流法的:多用表、可變電阻器、參數(shù)丈量?jī)x1/10/202425數(shù)字式阻抗丈量?jī)x器采用RF電壓電流法的:射頻阻抗分析儀采用自動(dòng)平衡電橋法的:LF阻抗丈量?jī)x采用網(wǎng)絡(luò)分析法的:網(wǎng)絡(luò)分析儀1/10/2024263.丈量銜接頭常用的銜接方法有:兩端接線柱式〔或香蕉插頭〕適用于Q表等低準(zhǔn)確度諧振式阻抗儀器有極性的同軸的銜接頭中性精細(xì)同軸銜接頭三端銜接頭、四端銜接頭、五端銜接頭四端對(duì)接頭1/10/202427阻抗的銜接圖、表示圖和丈量范圍兩端銜接頭HpLCDUTLPHCHC為電流高端Hp為電位高端LP為電位低端LC為電流低端銜接圖R0L0DUTVAR0L0C0表示圖1/10/202428三端銜接頭HpLCDUTLPHC銜接圖表示圖R0L0DUTVAR0L0C0具有屏蔽的兩端銜接頭DUTVA1/10/202429四端銜接頭HpLCDUTLPHCDUTVA1m10m100m1101001K10K100K1M10M100M4T(a)銜接圖(b)表示圖(c)阻抗丈量范圍1/10/202430五端銜接頭HpLCDUTLPHCDUTVA(a)銜接圖(b)表示圖DUTVA(c)具有屏蔽的四端銜接頭1/10/202431四端對(duì)銜接頭HpLCDUTLPHC(a)銜接圖(b)表示圖DUTVA1m10m100m1101001K10K100K1M10M100M4TP(c)阻抗丈量范圍1/10/2024326.2阻抗規(guī)范6.2.1電阻規(guī)范1〕規(guī)范概略2〕規(guī)范電阻器

6.2.2電容規(guī)范1〕規(guī)范概略2〕規(guī)范電容器

6.2.3電感規(guī)范1〕規(guī)范概略2)規(guī)范電感器

1/10/2024336.2.1電阻規(guī)范1〕規(guī)范概略電阻計(jì)量規(guī)范器具分為一等和二等兩個(gè)等級(jí)一等電阻規(guī)范包括10-3Ω,10-2Ω,10-1Ω,1Ω,10Ω,102Ω,103Ω,104Ω,105Ω9個(gè)標(biāo)稱(chēng)值及一等電阻規(guī)范安裝。二等電阻規(guī)范除上述9個(gè)標(biāo)稱(chēng)值及電阻規(guī)范安裝外,還有106Ω和107Ω及其相應(yīng)安裝。電阻任務(wù)計(jì)量器具有13個(gè)標(biāo)稱(chēng)值,從10-4Ω到108Ω.每個(gè)標(biāo)稱(chēng)值又有0.00005級(jí)到0.2級(jí)不等的7到9個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)。1/10/202434電壓端子2〕規(guī)范電阻器水銀罩電流端子插入溫度表無(wú)感線圈的錳銅電阻線(a)構(gòu)造電流端子電流端子電壓端子(b)外觀圖6-8規(guī)范電阻器1/10/2024356.2.2電容規(guī)范1〕規(guī)范概略規(guī)范電容器分為三等。一等和二等規(guī)范電容量具采用標(biāo)稱(chēng)值分別為1PF,10PF,100pF和1000PF的規(guī)范電容器。它們的差別在不確定度和年穩(wěn)定度。三等規(guī)范電容量具采用標(biāo)稱(chēng)值為10-4PF-1F的規(guī)范電容器。1/10/2024362〕規(guī)范電容器端子1端子2接地端(b)外觀水晶極板蔽罩端子1端子2接地端(a)構(gòu)造圖6-9無(wú)損耗空氣電容器1/10/2024376.2.3電感規(guī)范1〕規(guī)范概略采用標(biāo)稱(chēng)值為1μH-10000H的規(guī)范電感器作為規(guī)范電感量具。規(guī)范電感量具分成0.01級(jí)、0.02級(jí)、0.05級(jí)、0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)和1.0級(jí),對(duì)應(yīng)的級(jí)別指數(shù)a為0.01,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5和1.0,對(duì)應(yīng)的最大允許誤差δ和年穩(wěn)定度γ為a%。1/10/2024382)規(guī)范電感器1.511線圈大理石(a)構(gòu)造面〔剖面圖〕RLC(b)等效電路圖圖6-10規(guī)范電感器1/10/2024396.3阻抗的模擬丈量法6.3.1電壓電流法6.3.2電橋法6.3.3諧振法丈量元件參數(shù)6.3.4Q值丈量1/10/2024406.3.1電壓電流法電壓-電流法又叫伏安法,即利用歐姆定律,用丈量的電壓值和電流值計(jì)算被測(cè)阻抗值:

被測(cè)器件的導(dǎo)納為:

(6-8)(6-9)1/10/2024416.3.2電橋法1)電橋的平衡條件

用指數(shù)方式表示

上式必需同時(shí)滿足

D交流電橋(6-10)(6-11)(6-12)(6-13)1/10/2024422)交流四臂電橋圖6-11精細(xì)萬(wàn)用電橋方框圖平衡調(diào)理機(jī)構(gòu)丈量橋路平衡指示電路顯示電路電源丈量信號(hào)源1/10/202443丈量電阻惠斯登電橋丈量電容電容比較電橋丈量電感麥克斯韋-韋恩電橋海氏電橋1/10/2024443〕變壓器耦合臂電橋兩電橋的平衡條件都為:電壓比例臂構(gòu)成的橋路電流比例臂構(gòu)成的橋路DD1/10/2024454電橋法丈量集中參數(shù)元件的誤差①規(guī)范元件值的誤差②電橋指示器的誤差③屏蔽不良引起誤差

1/10/2024466.3.3諧振法丈量元件參數(shù)圖6-12諧振法丈量原理圖當(dāng)回路到達(dá)諧振時(shí):1/10/2024471〕替代法測(cè)電容圖6-13諧振法直接測(cè)電容振蕩器當(dāng)CX較小時(shí)選擇適當(dāng)電感L(不用為規(guī)范電感),接入規(guī)范可變電容CS〔如虛線所示〕,調(diào)回路至諧振,然后接入被測(cè)電容CX當(dāng)CX較大時(shí)CX應(yīng)和CS串聯(lián)接入1/10/2024482〕替代法測(cè)電感①并聯(lián)替代法并聯(lián)替代法丈量電感的原理圖信號(hào)源1/10/202449串聯(lián)替代法測(cè)電感②串聯(lián)替代法1/10/202450Q表是根據(jù)諧振原理制成的,又稱(chēng)為質(zhì)量要素丈量?jī)x。它由高頻振蕩器、丈量電路和輸入、輸出指示器等組成。圖6-16Q表的根本組成框圖高頻振蕩器6.3.4Q值丈量1/10/2024516.4阻抗的數(shù)字丈量法6.4.1

矢量電流-電壓法

1.矢量電流-電壓法的原理〔1〕固定軸法〔2〕自在軸法2.智能化LCR丈量?jī)x的根本組成

6.4.2

自動(dòng)平衡電橋

1/10/2024526.4.1

矢量電流電壓法1.矢量電流電壓法的原理

接入規(guī)范阻抗RS圖6-17引入規(guī)范阻抗測(cè)試1/10/202453緩沖放大器數(shù)字顯示器相敏檢波器A/D轉(zhuǎn)換器CPURAMROM相位參考基準(zhǔn)圖6-18阻抗的數(shù)字丈量法原理圖1/10/202454〔1〕固定軸法圖6-19固定軸法矢量關(guān)系圖1/10/202455〔2〕自在軸法圖6-20自在軸法矢量關(guān)系圖1/10/2024562智能化LCR丈量?jī)x的根本組成選擇開(kāi)關(guān)測(cè)試信號(hào)源可變衰減器相敏檢波器放大器濾波器選擇開(kāi)關(guān)2積分器比較器單片微機(jī)系統(tǒng)顯示器功能選擇自在軸發(fā)生器V/I轉(zhuǎn)換器雙斜積分信號(hào)調(diào)理-+A1A2A3+-+-圖6-21智能化LCR丈量?jī)x的根本原理圖1/10/2024576.4.2自動(dòng)平衡電橋矢量比檢波器部分信號(hào)源部分自動(dòng)平衡電橋調(diào)制

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