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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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* K3 b7 o8 A4 c/ t* X 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。 + e: N4 t x) ?
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 。 & d. w8 R1 L% u) C
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。
7 c1 p( P. U$ K 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。 $ { Y3 F) e+ `- e$ s2 i- D; x
LCR的基本测量原理 ( ^- c# U, }) L5 E
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。
8 A& c0 F+ E4 c) @ 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。 ' t7 n8 e& I2 W' [$ }
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LCR测试仪的测量回路:自动平衡电桥法 ' Q( L# F- [9 ~4 @" K' Q" D# x" ]
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。 & F2 ]* O* C) a0 B
Hc:
J+ \9 a' u0 T5 @- z/ r- l 将控制频率、振幅的测量信号外加在被测物的发生端子。 1 K6 y4 P( f# o* c% w! A% D; E6 f3 x
可控制范围为频率几mHz~几MHz,振幅5mV~5V。
( A7 s8 f4 N! V+ r+ `& f7 [ Hp:
0 y9 \0 b0 n) ?, f0 j 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。 - u! Y. m. T: @& h5 |" g
Lp: ' U5 W0 l* `* v0 _
检测被测物的Lo端电位。 % Y$ x) x7 r* L0 ]( J
Lc:
2 e4 S# H* I5 n. X# }& @, d 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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8 u) _, K( ~, O+ B9 i, Z0 h0 ~& G ▶ LCR测试仪的测量回路:二端子法/五端子法/四端子对法
- s, g B% T8 K+ f. P+ G 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。
4 Y6 z u; j+ ^$ C; V7 N 可以解决构造最简单的二端子法的不足。 * L/ Q" p$ }, s0 o0 m
二端子法:
. E+ X/ O4 r o; 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。 $ [5 p) Z2 K% E
五端子法:
7 U U7 G, t# n: u" |, b 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。 / w2 O8 @5 V8 s$ m
四端子对法: " |7 X: ?% Q. E9 ]. ^5 D
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。 2 t" E# O+ Q( A+ c
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