文档介绍：虚拟仪器系统虚拟仪器系统——基于 USB 的LCR 测试仪 2009 年5月 14 日?????方案比较与选择?自由轴法的测量原理?虚拟 LCR 测试仪的测试原理?虚拟 LCR 测试仪的硬件设计?虚拟 LCR 测试仪的软件设计?测试结果及分析?????????????? LCR参数的测量主要有: 一、电桥法二、谐振法三、伏安法(固定轴法,自由轴法) ??????缺点:?测量时需要反复进行平衡调节, 测量时间长?测量量程范围小,对于很大的测量范围,只能用分段测量法,造成各段测量精度不一致?交流阻抗电桥的平衡条件复杂、收敛性差、桥路结构复杂,需要标准的电抗元件,器件多、成本高,且抗干扰性差平衡电桥法测试原理图优点: ?测量精度高电桥平衡时有: 1 2 3 x Z Z ZZ ????????谐振法常用在高频条件下,测量方法简单,但是精度不高,易受温度等因素的影响。 LC串联谐振电路 012 f LC ??谐振频率: 当激励源的频率等于谐振频率时,网络便发生串联谐振现象。此时,L、C上的电压相等,电路呈纯阻性。?????? 1 2 3 4 x x s s sU U jU Z R R U U jU ??? ????信号源内阻被测阻抗标准电阻实际测量时,先分别测出各个矢量电压的两个分量, 再通过一系列的运算得到被测阻抗. 伏安法有固定轴和自由轴之分. 激励源-标准正弦信号 1 2 1 2 3 4 3 3 ( ) x x s s s sU U jU U U Z R R j R U U jU U U ??? ????????相敏检波器的相位参考基准必须严格地与分母位置上的矢量一致, 这样分母只有实部分量, A/D 转换器的比例特性可以实现. ?缺点:为了固定坐标轴,确保精确的相位关系,硬件需要付出相当大的代价. ????? 1 2 3 4 x x s s sU U jU Z R R U U jU ??? ?????相敏检波器的相位参考基准可以任意选择,即x,y ,准确度提高. 现在,智能 LCR 测试仪器大多采用这种方案. ?测量时,先用 0度相位信号作为基准信号,分2次测出 Us和Ux在X轴坐标上的投影(U3 和U1); 然后用 90度相位信号作为基准信号,分2次测出Us和Ux在Y轴坐标上的投影(U4 和U2). 最后,带入公式计算. ?具体的投影分量的测量通过积分式 A/D 来完成. ????????? LCR LCR ???????????????? 1 ( 1 2) ( 1 2) 22 cos( ) sin( ) 2 j j j j s s s s j s s s s U Ue U U U U U Z e R e R e R j R I I U U U U Ie ???? ???????? ??? ?? ? ?????????? cos S SU UR R? S S fU UR L??2 sin ?如图,标准电阻 Rs和被测元件 Z组成串联电路,由标准正弦信号激励. 设 Rs两端电压有效值为 Us. Z 两端电压有效值为 U,电压、电流的相位差为θ. ③如果被测元件为电容 C,则以串联等效电路为例:①如果被测元件为电阻 R,则②如果被测元件为电感L,则?? sin 2 S S fUR UC?. 标准电阻 Rs和测试频率 f是已知的,关键是求有效值 Us 、U和相位差θ.