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原标题:日置阻抗分析仪的基本测量原理
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$ l4 x) C# T5 b 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。 5 K6 ^5 S3 b* |: m7 K# _
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 。 8 [5 [& y1 e0 }' V, i' Y, C8 z
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。
% J* B+ k! r0 z: y* _" @+ F 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。
! e' e* _5 ^! H9 _+ m: d4 E LCR的基本测量原理 ; X4 q j' W# j: x( M4 s, M
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。 3 _* q0 G1 i/ j1 q$ \5 S2 t. 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。 + x3 |% r8 B! a; r& m& ]
6 m" ^* l- ?6 b, W! p, t& o LCR测试仪的测量回路:自动平衡电桥法
2 y" G* S0 `! @1 { 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。
N4 X3 Z& V6 w; p3 _ Hc:
- Y% W+ l2 j2 v; v( Q/ O/ b- t" B 将控制频率、振幅的测量信号外加在被测物的发生端子。 + w7 K7 Q" R( H" r' E/ v
可控制范围为频率几mHz~几MHz,振幅5mV~5V。
0 Q( `, I9 j! k2 B+ p5 M( j Hp:
~$ D/ R. I5 f9 {8 m; |6 A5 D5 _ 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。
, E3 }9 C' Y: o; B* c" E3 ]: M3 Z Lp: ' q% E2 k6 P3 N6 y4 P w, g
检测被测物的Lo端电位。 . Z1 L4 q7 }2 i4 ]" x7 Z
Lc:
9 a( S: ~& ^& s5 r; Y) M0 ]$ O2 M 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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▶ LCR测试仪的测量回路:二端子法/五端子法/四端子对法
# T- J/ i/ o2 q 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。 8 ^$ W& ]% E* A3 ]3 A' R
可以解决构造最简单的二端子法的不足。 ; J ~5 Z5 G) v3 f0 j, f/ b
二端子法: 9 s3 k; a: a; j/ y7 X* A
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。 & W3 C% y9 }3 u! y; t3 o9 i4 m
五端子法: . J* k+ u* A( j
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。
j! M( E2 y2 W" l 四端子对法:
% S A: {/ G7 W+ m/ u+ m. V 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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