文档介绍：阻抗测量论文
阻抗测量
学院:电子与信息工程学院班级:
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摘要:
阻抗是描述网络和系统的一个重要参量。在集中参数系统中,表明能量损耗的参量是电阻元件R,而表明系统储存能量及其变化的参量是电感元件L和电容元件C。严格地分析这些元件内的电磁现象是非常复杂的,因而在一般情况下,往往把它们当作不变的常量来进行测量。需要指出的是,在阻抗测量中,测量环境的变化、信号电压的大小及其工作频率的变化等都将直接影响测量的结果。常用的测量阻抗的方法主要有三种,谐振法测量阻抗、利用变换器测量阻抗、电桥法测量阻抗。比较这三种方法后选择电桥法测量阻抗,就此方法具体介绍了四臂电桥、变量器电桥、双T电桥测量阻抗的原理,总结了三种电桥的优缺点。为了实现阻抗的高精度测量, 提出了在不同的频率范围内, 应选用不同的电桥法。在阻抗的实际测量中,具有指导性作用。本文对此进行了研究与讨论。
关键词:阻抗阻抗测量四臂电桥变量器电桥双T电桥
在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用
Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧。阻抗匹配(Impedance matching)在高频设计中是一个常用的概念,是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。而阻抗测量对于阻抗匹配是极其重要的。本文对阻抗的测量进行了研究。
通常把加在电路上的正弦波电压U与电路中流过的电流I之比定义为阻抗Z。如图1所示。阻抗的矢量表示式及转换式如图2所示。
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图(2)阻抗的矢量表示式及转化式
低频阻抗测量方法如图3所示。在工作频率低时,电路和元件的尺寸与波长相比十分小,阻抗可表示为集总参数的电阻(R)、电感(L)、电容(C)。其频率特性如图4所示。因此,阻抗的测量经常使用标准电阻、标准电感、标准电容电桥进行比较测量。
图(3)低频阻抗测量简化示意图
图(4) L、C、R是频率特性
谐振法是利用LC串联电路和并联电路的谐振特性来进行测量的方法。图5(a)和图5(b)分别画出了LC串联谐振电路和并联谐振电路的基本形式, 图中的电流、电压均用相量表示。
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图5 LC串、并联谐振电路的基本形式
采用谐振法测量阻抗存在很大的误差,其主要误差有:耦合元件损耗电阻(如RH)引起的误差,电感线圈分布电容引起的误差,倍率指示器和Q值指示器读数的误差, 调谐电容器C的品质因数引起的误差以及Q表残余参量引起的误差。其中直接测量法不仅存在系统测量误差,还存在残差的影响,只适用于低阻抗的测量,不适用于高