一種數字式阻抗參數測量儀的製作方法
2023-10-19 01:37:47 1
專利名稱：一種數字式阻抗參數測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種阻抗參數測量儀器現有一種DT－902型數字式電感電容表，由半橋、恆流、恆壓振蕩器、相敏檢波器等組成，具有六個電容量程(2nF、20nF、200nF、2μF、20μF、200μF)和六個電感量程(200μF、2mH、20mH、200mH、2H、20H)，採用按鍵式開關進行量程控制。這種表為了減少功耗採用了低功耗集成電路TL062直接做為信號源輸出級跟隨器，由於TL062大電流工作特性較差，因此當被測阻抗值較小時(即測量小電感和大電容時)，工作電流大，容易造成恆流／恆壓振蕩器失控的毛病；同樣地，其半橋的電流——電壓轉換器也是直接採用運放做，在測量低值阻抗時工作電流大，會造成波形失真，影響精度。另外該表的量程尚不足(直接測量範圍為0.1μH～20H，1pF～200μF)。
本實用新型目的在於提供一種量程大，使用方便，功耗低的阻抗測量儀。
本實用新型是這樣實現的(參考以下附圖)
圖1.為本實用新型的原理框圖。
圖2.為擴流電路。
圖3.為1／∞2參數校正電路。
圖4.為雙積分A／D，輸入、參考端子的電子開關電路。
圖5.為半波相敏檢波電路。
Zx為被測阻抗元件，放大器A1、A2和量程電阻R組成半橋電路，S1、S2為功能切換開關，整流器D，比例電阻R1、R2，比較器COMP，振蕩器OSC等，通過半橋構成一個恆壓／恆流振蕩器。測量並聯參數(如並聯等效電容Cp)時為恆壓輸出，這時S1a接到「1」，測量串聯等效參數則為恆流輸出，S1接到「2」端。
半橋的兩路輸出經S1切換，一路Uy做為相敏檢波器輸入信號，另一路則經移相90°後做為相檢器的參考信號。整流器的輸出信號與相敏檢波器的輸出信號按不同的功能需要，由S2切換，分別送往雙積分式A／D轉換器，利用雙積分式A／D轉換器輸入信號V1與參考信號Vr的相除功能，完成除法運算，並轉換成數字顯示出來。本儀器實際上利用相敏檢波器與雙積分A／D的除法功能，完成了矢量相除，實現了「矢量法」測量。由於測量串聯等效電容時需要有∞2參數校正。因此，設置了運放A3，其增益為∞2／10n，(其中n為與頻率有關的參數，當頻率f＝103時，n＝3)S2a專門用作A3控制。測量交流電阻時，只需將90°移相器去掉就可以了。
1.測量並聯等效電容Cp時，Ux接A1，Uy接A2，Vr接衰減器α，Vi接相檢器PD，移相器接成＋90°移相，這時，半橋輸入端的等效阻抗為Zx＝1／(Gp＋j∞Cp) (1)其中Gp為並聯電導Cp為並聯等效電容且有Ux＝I／(Gp＋j∞Cp) (2)Uy＝－IR＝－Ux·R(Gp＋j∞C) (3)Vr＝｜Ux｜·Kd·α (4)其中Kd為整流效率α為衰減器係數，α＝α0·∞，α0為常數Vi＝｜Uy｜Im·Kp＝Kp·｜Ux｜·R·∞·Cp(5)其中Kp為相檢器效率｜Uy｜Im為Uy的虛部數字表頭顯示值N為N＝(Vi／Vr)×103＝(Kp·R·103·Cp)／Kd·α0(6)令K＝(Kp·R·103)／(Kd·α0)＝(常數) (7)則有N＝KCp(8)2.測量串聯等效電感Ls時，Ux接A2，Uy接A1，移相器移相為＋90°。
這時Zx＝Rs＋j∞Ls經類似推導可得N＝K′·Ls(9)式中K′——類似於K的係數3.測量串聯等效電容Cs時，Ux接A2，Uy接A1，移相器移相為＋90°，PD接A3，Vr接到α輸出，Vi接到α輸出；這時Zx＝Rs＋1／(j∞Cs) (10)Ux＝－IR (11)Uy＝－ (UX)/(R) (Rs＋ 1/(∞Cs) ) (12)Vi＝｜Ux｜·Kd·α＝｜Ux｜·Kd·α0·∞ (13)Vr＝｜Uy·(－∞2／108)｜Im·Kp＝Kp·｜Ux｜·∞／(R·Cs·108) (14)N＝KCs (15)其中∞＝2πf＝2π×103f為振蕩器頻率1Kz
本實用新型由於採用了如圖2所示的擴流電路，改善了振蕩器的輸出特性，同時還保留了靜態功耗小的特點，可以由層迭電池供電。另外，本實用新型採用的串聯等效電容測試方法，可以直接測定(不需經過換算)20mF以下的各類電容器。由於本實用新型採用了單一的1KHz正弦波激勵，頻率誤差造成的影響可以由調整電路參數(α0)而完全抵消，從而降低了總體誤差。本實用新型可以用於電子、電力工業及科研教學、電器維修各部門，測量各種電感器、電容器，它的量程範圍可達0.1pF～20mF，0.1μH～200H，0.1Ω～200MΩ，基本準確度為±0.5％rdg，靜態功耗為4.5mA／9V，比一般同類儀器要優越得多。
權利要求1.一種數字式阻抗測量儀，可以測量串聯等效電感；串、並聯等效電容，電阻等參數，採用了雙積分式A/D轉換器，其特徵在於包含有半橋、恆流/恆壓振蕩器、相敏檢波器、功能轉換開關，ω2校正電路。
2.如權利要求1所述儀器，其特徵在於恆流／恆壓振蕩器和半橋的電流——電壓轉換器加有由NPN和PNP電晶體組成的擴流電路。
3.如權利要求1所述儀器，其特徵在於∞2校正電路，由運放構成，它僅用於串聯等效電容測量。
4.如權利要求1所述儀器，其特徵在於功能轉換開關由兩組按鈕構成，其中一組用於控制串、並聯測量模式轉換，另一組用於控制－∞2校正電路和雙積分A／D轉換器的輸入、參考端。
專利摘要一種數字式阻抗測量儀，可以測量串、並聯等效電感、電容、電阻參數。測量方法為「矢量法」，可以將電抗分量與電阻分量分離開，測量真實的純電感、純電容、純電阻(交流電阻)。量程可達0.1μH～200H，0.1pF～20mΩ，0.1Ω～100MΩ。基本精度可達±0.5％rdg，適用於工業生產、科研、教育、電器維修部門。本實用新型由半橋、恆流/恆壓振蕩器，相敏檢波器等電路構成。
文檔編號G01R27/02GK2128386SQ92227689
公開日1993年3月17日 申請日期1992年7月6日 優先權日1992年7月6日
發明者李文輝 申請人:李文輝