文档介绍：虚拟仪器系统—
基于USB的LCR测试仪
2009年5月14日
提纲
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
方案比较与选择
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)
电桥法
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:
谐振法
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
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。
伏安法
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
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,使矢量除法简化为两个标量的除法. 利用双斜积分式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.
固定轴法:
相敏检波器的相位参考基准可以任意选择,即x,,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.
自由轴法:
虚拟LCR测试仪器测量原理
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
虚部为其分布参量.
实部为其串联等效电阻.
实部为其串联等效电阻.
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.