阻抗测量论文

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1、阻抗测量论文阻抗测量学院：电子与信息工程学院班级：姓名：学号：指导老师日期：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具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來进行测量。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肓接影响测量的结果。常川的测量阻抗的方法主耍有三种，谐振法测量阻抗、利川变换器测量阻抗、电桥法测量阻

2、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。为了实现阻抗的高糟度测量，提出了在不同的频率范I韦I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：阻抗阻抗测虽四臂电桥变虽:器电桥双T电桥1•引言在具有电阻、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，电感在电路屮对交

3、流电所起的阻碍作川称为感抗，电容和电感在电路屮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(Impechncematching)在高频设计中是一个常用的概念，是微波电了学里的一部分，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冃的，不会有信号反射回來源点，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-circuitmatching),另一种则是调整传输线的波长(transmissionlinematching)□要匹配一组线路，首先把负载点的

4、阻抗值，除以传输线的特性阻抗值來归一化，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耍的。本文对阻抗的测量进行了研究。2.阻抗的概念通常把加在电路上的正弦波电压U与电路中流过的电流IZ比定义为阻抗Zo如图1所示。阻抗的矢量表示式及转换式如图2所示。A•“■WT亠图1电路俎抗的表示z-r*j^z

5、e,GR・

6、MCO0sbdIZ1-/W-X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

7、）、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）I八C、R是频率特性2.测量方法及比较3.1.谐振法测量阻抗谐振法是利用LC串联电路和并联电路的谐振特性來进行测量的方法。图5(a)和图5(b)分别湎出了LC串联谐振电路和并联谐振电路的基木形式，图中的电流、电压均用和量表示。-2-图5LC串、并联谐振电路的基本形式采用谐振法测量阻抗存在很人的误差，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

8、布电容引起的误差，倍率指示粘和Q值指示器读数的误差，调谐电容器C的品质凶数引起的误差以及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，只适用丁-低阻抗的测量，不适用于高阻抗的测量。并且回路本身的寄生电容和引线电感很大。3.2.利用变换器测量阻抗根据阻抗的基本泄义和特性，可利用变换器测量阻抗，将被测元件的参数变换成与其大小成正比的电压值，经AD变换后根据电压值读出被测元件的参数并进行数字化显示。利用变换器测量阻抗的基本原理图如图6(c)所示。O-+Ub图6应用变换器测阻

9、抗的原理电路应川变压器测量阻抗实际测量过程中比较复杂，数字显示测量的结果与实际值存在的误差较大，并且受影响凹路本身的寄牛电容和引线电感很大。3.3.电桥法测最阻抗电桥的基本形式由4个桥臂、1个激励源和1个零电位指示器组成。四臂电桥的原理图如图7(d)所示。S图7四臂电桥的原理图在实川电桥法测量阻抗屮，为了调节方便，常有两个桥臂采用纯电阻。通常川示波器作为电桥的指示器，可用于対阻抗参数的精密测量。并采用屏蔽能有效地消除消除和固定磁或电影响，进而能I•分有效地消除某些寄生电容的作用。屏蔽一般可采用两种方案

10、，一种是接地屏蔽，电路如图8(e)所示。这时屏蔽罩外的一切电磁干扰都将不会影响屏蔽的阻抗Z。接地线使屏蔽罩与地Z间的电容CPO被短路。但Z木身对地的电容C1P和C2P将大为增加，然而其值是不变的，不受外界因素的影响。P」〒十丰丄P图8一点接地屏蔽方式另一种是方案是所谓的单-极屏蔽，如图6(a)所示。屏蔽罩P与被屏蔽的阻抗Z的一端2相连接。这时Z与屏蔽罩之间只有业容C1P,M值是固定的，并与Z并联，但屏蔽罩与地之间的电容CPO将会随屏蔽罩外部的变化而改变。