第七章 阻抗测量(精编).ppt

基础复习：同步检波、相敏检波 2.台式数字万用表中的L、C测量 图7.25　电感－电压变换器 设标准正弦信号为ur＝Ursinωt。则uo为 （7.31） 利用双积分DVM可以实现Rx、、Lx、QX的测量。对应第5章 双积分DVM中（5.47）式： 同理将上页U2代入Ux可得 （7.36） （7.35） 这里将上页U1代入Ux则 3．智能化LCR测量仪 国内外主要仪器厂家还生产了内含微处理器的各种LCR参数 测量仪。这种专用的LCR测量仪具有多功能、多参量、多频 率、高速度、高精度、大屏幕、菜单方式显示等优点，不过 价格较昂贵。 带微处理器的智能化LCR测量仪都是根据欧姆定律，采用矢 量电压-电流法。即将阻抗看成正弦交流电压与电流的复数比 值，即 （7.40） 思路：矢量电压电流比→两矢量电压比→两标量电压比 （7.41） 这样，对阻抗 的测量变成了两个矢量电压比的测量。 完成两个矢量电压的测量方法通常是用一台电压表通过开关 转换分时测量US和UX。 基本原理：但是实现对矢量电压-电流的测量比较困难，这里 是将一个标准阻抗 与被测阻抗 串联，如图7.27所示，则 可得到 图7.27　引入标准阻抗测试原理 Ux Us ux 实现两个矢量除法运算有固定轴法和自由轴法，将矢量除法 转换成标量除法。早期产品中采用的固定轴法如图7.28（a） 所示，因难以保证两个矢量相位严格保持一致，使硬件电路 相当复杂，调试困难，可靠性低。现代产品中大多采用了自 由轴法，如图7.28（b）所示。自由轴法不是把复数阻抗坐标 固定在某一指定的矢量电压的方向上，坐标轴的选择可以是 任意的，参考电压可以不与任何一个被测电压的方向相同， 但应与被测电压之一保持固定的相位关系，如相差α，且在 整个测量过程中保持不变。由图7.28（b）可得 y 图7.28　固定轴与自由轴法矢量关系图 x 0 Uxy USy Uxx USx Uxy Uxx Us Ux (a) (b) Us 难以保证两个矢量相位严格保持一致 α （7.42） （7.43） 由此可得 式中用标准电阻RS代替ZS，显然，只要知道每个矢量在直角坐标轴上的两个投影值，变为标量比，经过四则运算，即可求出结果。 * 第七章 阻抗测量 本章要点: · 阻抗的定义、表示式和基本特性 · 电阻的测量 · 电感、电容的测量 7.1　概述 7.1.1 阻抗的定义与表示式 阻抗是表征一个元器件或电路中电压、电流关系的复数特征 量，用公式表示为 （7.1） 导纳Y是阻抗Z的倒数，即 （7.2） 图7.1　阻抗的矢量图 R jx 基础知识复习 1. 频率与波长： 毫米波 厘米波 分米波 米波 f 10~1mm 10~1cm 1m~10cm 10~1m c 30~300GHz 3~30GHz 0.3~3GHz 30~300MHz f λ= 2. 集总参数和分布参数： 高频（30~300MHz）以下波段，即波长大于1m的情况 这时元器件为集总参数（元件尺寸波长） 参数集中在R、L、C等元件中，认为与导线无关。 微波（300MHz~300GHz），即波长小于1m的情况 这时元器件为分布参数（元件尺寸 ≈ 波长） 参数分布在腔体、窗口、微带线等微波器件中，与路径有关。 7.1.2 阻抗元件RLC的基本特性 在电子技术中，随着频率及电路形式的不同，可分为： 集总参数电路：频率在数百兆赫以下的集总参数电路元件(如 电感线圈、电容器、电阻器等)。元件尺寸波长 （300MHz, λ=1m） 分布参数电路：频率在数百兆赫以上的微波段，L、C已小到 做不出来，只能做成微波器件（如谐振腔、耦合窗、波导、微 带线等）元件尺寸≈波长 本章只讨论集总参数： R、L、C只能近似地看作理想的纯电阻或纯电抗。 任何实际的电路元件不仅是复数阻抗，且其数值一般都随所加 的电流、电压、频率及环境温度、机械冲击等而变化。特别是 当频率较高时，各种分布参数的影响变得十分严重。这时，电 容器可能呈现感抗，而电感线圈也可能呈现容抗。 下面我们来分析电感线圈、电容器和电阻器随频率而变化的情 况。 1.电感线圈 电感线圈的主要特性为电感L，但不可避免地还包含有损耗电 阻rL和分布电容Cf。在一般情况下，rL和Cf的影响较小。由图 可知电感线圈的等效阻抗为 图7.2 电感线圈的高频等效电路 f 式中 Rdx——等效电阻； Ldx——等效电感 令 为其固有谐振角频率，并设 rL 则上式可简化为 ， （7.4） 当 时，Ldx为正值，这时电感线圈呈感抗； 当 时，Ldx为负值，这时呈容抗；当 (严格地说， )时，Ldx＝0，这时为一