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日置阻抗分析仪的基本测量原理

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原标题:日置阻抗分析仪的基本测量原理

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日置阻抗分析仪是一种电子测试仪器。它可以测量复数电阻随测试频率的变化。阻抗是表征电子元器件,电子电路和元件材料的一个很重要的参数。另外,阻抗分析可以还被应用到介电材料,比如生物组织,食品和地质样本中。

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日置阻抗分析仪的原理是通过相敏检测,同时测量器件在扫频测试过程中的电流和电压。阻抗分析仪的主要参数分别是频率范围,阻抗范围,阻抗幅值的精度和相位精度。更进一步的还包括测量速度,以及在测试中施加电压或者电流偏置的功能 。

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日置阻抗分析仪测得的阻抗包含阻抗幅值,实部,虚部,以及由电压和电流造成的相位(差)。根据等效电路模型,一些阻抗参数包括电导,电感和电容,即可被轻松的计算并显示出来。

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阻抗分析仪一般能够提供高精度的阻抗测量,比如0.05%的基本精度,从µHz到GHz的频率范围,从µΩ 到 TΩ的幅值范围, 同时还有10 mdeg 的相位精度。

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LCR的基本测量原理

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LCR测试仪是用来测量被称为阻抗的这种物理量的测量仪器。阻抗的符号为"Z",表示的是交流电流流过的困难程度。可以通过流过被测物的电流"I"和两端电压"V"求出。

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阻抗在作为复平面上的矢量来表示,因此使用LCR测试仪不光测量电流有效值和电压有效值之比,还测量电流波形和电压波形的相位差。

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LCR测试仪的测量回路:自动平衡电桥法

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作为LCR测试仪的测量回路,较多采用的回路方式之一就是"自动平衡电桥法"。有Hc、Hp、Lp、Lc的4端子,并将所有端子连接被测物。回路概略和各端子的功能请参考如下内容。

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Hc:

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将控制频率、振幅的测量信号外加在被测物的发生端子。

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可控制范围为频率几mHz~几MHz,振幅5mV~5V。

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Hp:

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检测被测物的Hi端电位。检测回路的输入阻抗非常高,无电压下降,能准确进行电位检测。

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Lp:

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检测被测物的Lo端电位。

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Lc:

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通过检测电阻将流过被测物的电流进行电压转换并检测。让Lc端子的电位保持为OV。

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▶ LCR测试仪的测量回路:二端子法/五端子法/四端子对法

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采用了自动平衡电桥法的LCR测试仪,其4端子全都是BNC连接器。为了不让外部干扰混入测量信号或检测信号中,使用了覆盖屏蔽的同轴构造。检测回路的构造一般分为五端子法和四端子对法。

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可以解决构造最简单的二端子法的不足。

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二端子法:

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和被测物是以二端子来接触的构造。测量值是包含了配线电阻和接触电阻的结果,当被测物为低阻抗时影响会更大。而且,线间存在杂散电容,因此高频下测量或高阻抗测量时,测量信号不光会流过被测物也会流过杂散电容,从而产生误差。

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五端子法:

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由于信号电流用电缆和电压检测用电缆是独立分开的,因此可以降低配线电阻或接触电阻的影响。而且,通过使用带屏蔽层的电缆,让屏蔽层之间的电位相同来降低杂散电容的影响。是一种能够降低低阻抗还是高阻抗测量中产生误差的方式。

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四端子对法:

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降低由测试电流引起的磁场影响,是一种能够降低低阻抗到高阻抗测量中产生误差的方式。通过利用电缆的绝缘层并将正向电流和反向电流相叠加,可以消除所产生的磁场。

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