第5章 阻抗测量.ppt

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1、第五章阻抗测量5.1概述5.2电阻的测量5.3电感、电容的测量5.1概述一、阻抗定义及其表示方法式中R和X分别为阻抗的电阻分量和电抗分量，和。分别称为阻抗模和阻抗角。阻抗两种坐标形式的转换关系为和导纳Y是阻抗Z的倒数，即其中分别为导纳Y的电导分量和电纳分量。导纳的极坐标形式为式中和分别称为导纳模和导纳角。二、电阻器、电感器和电容器的基本特性一个实际的元件，如电阻器、电容器和电感器，都不可能是理想的，存在着寄生电容、寄生电感和损耗。也就是说，一个实际的R、L、C元件都含有三个参量：电阻、电感和电容。表5．1—1分别画出了电阻器、电感器和电容器在考虑各种因素时的等效模型和等效阻抗将

2、电感线圈接于直流电源并达到稳态时，则可视为电阻。如接于频率不高的交流电源时，则可视为理想电感L和损耗电阻rL的串联；当频率继续增高时，仍可将其视为L和rL的串联，但因Cf的作用，等效的rL和L将随频率而变；当频率很高时，Cf的作用显著，可视为电感和电容的并联。1．电感线圈固有角频率当时，Ldx为正值，这时电感线圈呈感抗；当f>f0L时，Ldx为负值，这时呈容抗；当f=f0L(严格地说，f≈f0L)时，Ldx=0，这时为一纯电阻由于Cf及rL均很小，故为高阻。当f《f0L时，由式(5.4)可知，Rdx及Ldx均随频率的增高而增高。2．电容器a)电容器的等效电路b)低频等效电路c)

3、高频等效电路图5.3电容器的等效电路介质损耗电阻Rj由引线、接头、高频趋肤效应等产生的损耗电阻R电流作用下因磁通引起的电感L0。当频率较低时，R和L0的影响可以忽略，电容器的等效电路可以简化为如图5．3(b))所示的电路，当频率很高时，Rj的影响比R的影响小得多，L0的影响不可忽略，这时的等效电路如图5.3(c)所示，相当于一个LC串联谐振电路。如令为固有谐振频率，当ff0C时，电容器呈感抗。一个实际的电阻器，在高频情况下，既要考虑其引线电感，同时又必须考虑其分布电容，故其模型如图所示

4、。其等效阻抗为3．电阻器令为其固有谐振频率当ff0R时，等效电路呈容性。表5.1—1通常用品质因数Q来衡量电感器、电容器以及谐振电路的质量，其定义为对电感器而言，若只考虑导线的损耗，电感器的模型如表5.1—1中的2—2所示，其品质因数4．Q值式中I和T分别为正弦电流的有效值和周期。对电容器而言，若仅考虑介质损耗及泄漏等因数，其等效模型如表5.1—l中的3—2所示。其等效导纳为，品质因数为上式中的U和T分别为电容器两端正弦电压的有效值和周期。在实际应用中，常用损耗角和损耗因数D来衡量其质量。损耗因数定义为把导纳Y画

5、在复平面上，如图5-5所示，图中画出了损耗角，其正切为a)并联等效电路b)串联等效电路c)图a)所示电路的矢量图d)图b)所示电路的矢量图图5.5有损耗电容器的等效电路及矢量图对于无损耗理想电容器，而有损耗时则q<90°。损耗角d=90°-q，电容器的损耗越大，则d也越大，其值由介质的特性所决定。一般d

6、误差，甚至是错误的结果。三、阻抗的测量特点和方法1．保证测量条件与工作条件尽量一致2．了解R、L、C的自身特性过强的信号可能使阻抗元件表现出非线性，不同的温湿度会使阻抗表现出不同的值，尤其是在不同频率下，阻抗的变化可能很大，甚至其性能完全相反(例如，当频率高于电感线圈的固有谐振频率时，阻抗变为容性)。因此，测量时所加的电流、电压、频率、环境条件等必须尽可能地接近被测元件的实际工作条件，否则，测量结果很可能无多大价值。在选用R、L、C元件时，就要了解各种类型元件的自身特性。例如，线绕电阻只能用于低频状态，电解电容的引线电感较大，铁心电感要防止大电流引起的饱和。因此在测量时，要注意

7、到各种类型元件的自身特性，选择合适的测量方法和仪器。阻抗的测量方法众多，但常用的基本方法有4种，即伏安法、电桥法、谐振法(Q表法)和现代数字化仪器法。在直流或低频时使用的元件，用伏安法最简单，但准确度稍差；在音频范围内时，选用电桥法准确度较高；在高频范同内通常利用揩振法，这种方法准确度并不高，但比较接近元件的实际使用条件，故测量值比较符合实际情况。5．2电阻的测量一、伏安法a)第一种方案b)第二种方案图5.6伏安法测量直流电阻二、三用表中的电阻档1．模拟式指针三用表中的欧姆挡当Rx=RT时，