阻抗测量中的一种复数计算工具

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1、2013年2月宇航计测技术Feb．，2013第33卷第1期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．33．No．1文章编号-：1000—7202(2013)01—0049—04中图分类号：哪17．3文献标识码：A阻抗测量中的一种复数计算工具张若林1’2刘民2(1．中国空间技术研究院，北京100086；2．北京东方计量测试研究所，北京100086)摘要介绍了一种应用于阻抗测量的复数计算工具——Excel复数计算函数。Excel和其它工具相比，如Maflab，LabVIEW，具有操作方便灵活、函数库丰

2、富、对控制软件接I=1方便等优点，非常适用于非编程人员进行复数计算。以“对阻抗测量仪器进行开短路数据补偿”为例，具体介绍了利用MicrosoftExcel2007处理复数计算的方法。该方法操作非常简便，容易掌握，无须进行烦琐的编程，随着电脑和Excel软件的普及，本方法具备了推广和应用的可能。关键词阻抗测量复数计算开短路补偿ExcelAlgorithmofComplexNumberintheImpedanceMeasurementZHANGRuo-linl-2LIUMin2(1．ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beiji

3、ng100086；2．BeijingOrientInstituteofMeasurementandTest，Bering100086)AbstractThepaperintroducesakindofcomplexnumbercalculationstool，Excel．Comparedwithothertools，suchasMatlabandLabview，Excelisexpedientlytooperate，easytoprovidecontrolinter-faces，abundantfunctions，andsuitablefornon

4、-programmertocalculatecomplexnumber．Inordertosolvetheproblemspresentedintheoperffshoflcompensationduringimpedancemeasurement，amethodfortheopenandshortcompensationofusingMicrosoftExcel2007isprovided．Thismethodiseasytolearn，whichiswithoutfussyprogram．Itispossibletospreadthemetho

5、dinthefollowingyears．KeywordsImpedanceMeasurementComplexnumbercalculationsOpen／shortcompensationEXCel1引言阻抗是描述系统、电路、元件及其材料固有特征的重要参数。阻抗表示给被测对象施加某一定频率的正弦交流激励与获得响应的比例。其在复数平面上以相量表示。阻抗只能定义在线性系统中，非线性系统因存在频谱发散问题，其阻抗概念尚未明确或不存在定义。传统的阻抗定义是电压相量与电流相量的复数比值，阻抗是复数，可以用电阻(实部)和电抗(虚部)来表示，也可以用阻抗幅值

6、和阻抗角来表示。在复平面坐标上，复数可以用模和相位角来描述其大小和方向，复平面坐标中的复数称为相量，其运算方法与几何向量(或矢量)不相同，几何向量的乘法有标量积、点积和叉积三种，几何向量的除法运算只存在标量除数；复数相量的乘积是模相乘，相角相加，复相量的除法，商为模相除，相角相减。所以在阻抗技术领域，只有“相量”的概念，不能说成“向量”或“矢量”。复数计算工具有Mircosofi公司的Excel、The-50·宇航计测技术2013盎Mathworks公司的Matlab和NI公司的Labview等，也可以利用欧拉公式将指数表达式换成实部、虚部表达式来

7、分别计算。在Matlab中复数计算非常简便⋯，直接用变量表示复数，i或_『表示虚部，幅值、相角函数分别是abs()、angle()，但是Matlab与仪器测控软件的接口并不方便。Labview与仪器的接口比较灵活，但是其复数计算需要专业编程，需要程序将实部和虚部分别计算幢o。下面以“对阻抗测量仪器进行开短路补偿”为例，介绍如何用Excel来实现复数数据的计算，为从事阻抗测量的人员提供—个不需要编程的复数计算工具。2阻抗测量仪器开短路补偿2．1补偿原理为了准确测量被测阻抗，需要补偿测试引线和测量夹具引入的分布电容、残余电感以及引线和接触电阻。开路实验

8、和短路实验以及负载校正是常用的补偿算法。图1阻抗测量中补偿测试导线和测试夹具分布参数的原理图如图1所示，测量仪器能够测量其