【2017年整理】电子测量与仪器课件六元器件测量与仪器1.ppt

第6章 电子元器件测量与仪器 ;;6.2 伏安法及数字化测量 6.2.1 伏安法 仅适用于低频测量，比较适合直流电阻的测量。 Z=U/I 1）、当测量直流电阻时，电源为直流电源 2）、当测量电容、电感时，电源为角频率为ω的交流电源 ; 由电容、电感等效电路的分析可知，二者都可以等效为电阻与电抗的串联，即阻抗的模值为Z,在忽略损耗电阻影响的情况下，存在以上关系。 ;6.2.2 阻抗的数字化测量 ----电压的数字化测量来实现 1)正弦信号在被测阻抗两端产生交流电压 2)同步滤波器，对电压实部和虚部进行分离 3)峰值检波器，交流--直流 1. 电感元件的测量 图6.5为电感-电压（L-V）变换器原理图。图中左半部分为阻抗-电压变换部分；同步检波器实现实部、虚部分离；峰值检波器完成交-直流电压变换，并提供基准电压。U1、U2、 Ur都要送到电压表双积分式A/D变换器。;经过分析得到： （6-2） （6-3） 分析式（6-2）、（6-3）可见，因为Ur、R1均为常数，只要利用双积分式数 字多用表测出U1、 U2来，即可换算出 Rx、Lx及Qx的大小 来。 ; 2. 电容元件的测量 图6.6为电容-电压 变换器的阻抗—交流变 换部分，其他部分与电 感—电压变换器的结构 相似。利用上述方法， 可得： U2=－R1UrωCx 由此可见，也可以利用数字多用表来实现Cx、Rx及Dx的测量。 ; 3. LCR参数测试仪 图6.7为LCR参数测试仪 原理图。经分析得知： （Ω） （S） 式中，R为等效串联电阻；X为等效串联电抗；G为等效并联电导；B为等效并联电纳。;由上述分析可见，只要先测出 和 ，再把 和 同步整流并分解出实部和虚部，进而计算出上式中R，X，G，B，最后以数字形式显示出被测元件R，L，C，D，Q等参数。 测量线圈或电容时，可以选择它们的串联等效电路或并联等效电路来进行测量。一般来说，对小容量电容和高阻抗线圈，采用并联等效电路测量，而对电解电容等大容量电容或小阻抗线圈采用串联等效电路进行测量。; 6.3 电桥法测量集中参数元件--适合低频阻抗元件的测量。 利用零指示器作为电桥平衡指示器. 电桥平衡时，各桥臂之间的关系确定被测量。 该方法的工作频率较宽，测量精度较高，可达10-4 6.3.1 交流电桥 1. 工作原理 图6.8为交流电桥原理图，主要由桥体、电源G及平衡指示器P等组成。桥体由Z1、 Z2、 Z3 、Zx四个桥臂组成，桥臂由电阻和电抗元件组成。电源为纯正弦交流电源。当IP=0时，电桥处于平衡状态，电桥平衡条件如下： 或; 即 (6-4) φx+φ2=φ1+φ3 (6-5) 要使交流电桥完全平衡，必须同时满足式（6-4）和式（6-5），即振幅平衡条件和相位平衡条件。 当相邻两桥臂为纯电阻时，另外两个桥臂应呈现同性电抗；当某一对角桥臂为纯电阻时，另外一对角桥臂 应呈现异性电抗；当两个桥臂由纯电阻构 成时，呈现电抗特性的桥臂必须由标准可 调电阻和电抗件构成，该电抗件一般选用 标准可调电容。 当Z1、Z2为纯电阻R1、R2时，满足关系： （6-6） ;当Z1、Z2为纯电阻R1、R2时，满足关系： （6-6） 当Z1、Z3为纯电阻R1、R3时，满足关系： （6-7） 由式（6-6）和式（6-7）得，当两个邻臂为纯电阻时的电桥称为臂比电桥，它比较适于测量电容；当两个相对桥臂为纯电阻时的电桥称为臂乘电桥，它比较适于测量电感。 交流电桥的电源必须为纯正弦波交流电源，交流电桥也只适合在音频或低射频段使用，高频段的测量适合选用谐振法。 ;[例6-1] 图6.9(a)为测量低Q电感的麦克斯韦电桥桥体，试 求Rx、Lx、Qx各是多少？ 解： 该交流电桥平衡条件为： 经推导，得：Rx=R1R2/Rs Lx=R1R2Cs