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原标题:日置阻抗分析仪的基本测量原理 * u: H9 }& ]3 O! W o; q- H& E: ]
, @3 I: H( [$ n* M, {1 n, i% a 日置阻抗分析仪是一种电子测试仪器。它可以测量复数电阻随测试频率的变化。阻抗是表征电子元器件,电子电路和元件材料的一个很重要的参数。另外,阻抗分析可以还被应用到介电材料,比如生物组织,食品和地质样本中。
/ B- S- ?+ C) n* ~( B& T 日置阻抗分析仪的原理是通过相敏检测,同时测量器件在扫频测试过程中的电流和电压。阻抗分析仪的主要参数分别是频率范围,阻抗范围,阻抗幅值的精度和相位精度。更进一步的还包括测量速度,以及在测试中施加电压或者电流偏置的功能 。
% P* j% ^4 B& r2 T# m 日置阻抗分析仪测得的阻抗包含阻抗幅值,实部,虚部,以及由电压和电流造成的相位(差)。根据等效电路模型,一些阻抗参数包括电导,电感和电容,即可被轻松的计算并显示出来。
) q2 \3 X' L2 t 阻抗分析仪一般能够提供高精度的阻抗测量,比如0.05%的基本精度,从µHz到GHz的频率范围,从µΩ 到 TΩ的幅值范围, 同时还有10 mdeg 的相位精度。
2 E- A! u" x9 _' {3 Y1 D LCR的基本测量原理 ) k" ]8 H; R3 ~- ?* O
LCR测试仪是用来测量被称为阻抗的这种物理量的测量仪器。阻抗的符号为"Z",表示的是交流电流流过的困难程度。可以通过流过被测物的电流"I"和两端电压"V"求出。
) b) |) a& f6 I# |* V 阻抗在作为复平面上的矢量来表示,因此使用LCR测试仪不光测量电流有效值和电压有效值之比,还测量电流波形和电压波形的相位差。 + l- S" S" m7 l' ]
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LCR测试仪的测量回路:自动平衡电桥法
0 H W- `* n, T( P9 `9 d 作为LCR测试仪的测量回路,较多采用的回路方式之一就是"自动平衡电桥法"。有Hc、Hp、Lp、Lc的4端子,并将所有端子连接被测物。回路概略和各端子的功能请参考如下内容。
+ n" B3 _2 p7 q" X& e: ~8 R2 h Hc: , o! i# n- G/ ~: n, }7 T' h; V
将控制频率、振幅的测量信号外加在被测物的发生端子。
+ ^7 C/ O6 Q$ d% s3 t 可控制范围为频率几mHz~几MHz,振幅5mV~5V。
9 M8 F8 S: \1 r7 w6 j Hp:
* `! e5 z8 S5 w# H: L( T. n0 U 检测被测物的Hi端电位。检测回路的输入阻抗非常高,无电压下降,能准确进行电位检测。
8 w% Y2 l7 m) Y- e8 U% V Lp:
( f# `. b3 `" E% \7 t* v( \ 检测被测物的Lo端电位。
" N. S: H9 c$ {8 J4 S Lc:
0 {) U D" k* r6 u( e 通过检测电阻将流过被测物的电流进行电压转换并检测。让Lc端子的电位保持为OV。
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: R/ s# z( w* _; Y# A! Q1 z ▶ LCR测试仪的测量回路:二端子法/五端子法/四端子对法 , u1 ~% m y: O) d
采用了自动平衡电桥法的LCR测试仪,其4端子全都是BNC连接器。为了不让外部干扰混入测量信号或检测信号中,使用了覆盖屏蔽的同轴构造。检测回路的构造一般分为五端子法和四端子对法。 + f4 _1 w& O4 _. S# s! G# S
可以解决构造最简单的二端子法的不足。
: e9 m( U" x, G% ^& {- f/ @6 g5 X 二端子法: + W: s1 X9 Y+ H7 h# K X6 [7 B
和被测物是以二端子来接触的构造。测量值是包含了配线电阻和接触电阻的结果,当被测物为低阻抗时影响会更大。而且,线间存在杂散电容,因此高频下测量或高阻抗测量时,测量信号不光会流过被测物也会流过杂散电容,从而产生误差。 * F6 }- K: Q- h& t) R$ S, a; R- s
五端子法:
2 C; O7 \7 z" M; g 由于信号电流用电缆和电压检测用电缆是独立分开的,因此可以降低配线电阻或接触电阻的影响。而且,通过使用带屏蔽层的电缆,让屏蔽层之间的电位相同来降低杂散电容的影响。是一种能够降低低阻抗还是高阻抗测量中产生误差的方式。
) D J N2 z" r( y" M+ ] 四端子对法: / R; z, ?/ l# v5 _; z9 g5 _
降低由测试电流引起的磁场影响,是一种能够降低低阻抗到高阻抗测量中产生误差的方式。通过利用电缆的绝缘层并将正向电流和反向电流相叠加,可以消除所产生的磁场。
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