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1、安徽三联学院毕业论文阻抗自动测量方法研究摘 要：随着科技的进步，电子测量技术已越来越普及并且进入数字化时代。数字式测量仪表逐步兴起。阻抗是表征电路和电路元件的重要参数之一，阻抗测量在分析电路和电路的设计中有着十分重要的作用。然而阻抗是有实部、虚部和方向的矢量，因此它的测量方法有时具有特殊性。在网络和系统测量中阻抗是一个主要参量。在集中参数系统，表明能量损失的参数是电阻R。显示系统参数和能量存储变化的是电感器的L和电容器的C。如果精确的研究这些元件内的电磁现象是非常复杂和困难的，于是常常把它们当作不变的常量来进行测量。需要知道的是，在测量阻抗的过程中，测量环境的变化、信号电压大小的改变以及工作频
2、率的变化等都能够直接影响最终测量结果。用于测量阻抗的方法有很多，有三种主要的方法。包括共振的方法，使用测得的阻抗电压电流法直接测量阻抗。阻抗测量电桥法为了实现阻抗的高精度测量，选取了几种阻抗的测量方法进行介绍，希望在阻抗的实际测量中，具有帮助或指导性作用。关键词：阻抗测量；电桥法；阻抗数字测量法1Research of the Automatic impedance measurement method Abstract :With the improvement of technology,the electronic measurement technology has been more
3、 and more popular and enter into the digital era.Gradual rise of digital measuring instruments.Is an important parameter characterizing the impedance circuit and the circuit element, the impedance measurement has very important role in the analysis circuitry and design.However,there is areal part of
4、 the impedance,and the direction vector and the imaginary part,often see them as constant measured. Network and system impedance measurement is a key parameter. In a centralized system parameters, the parameter indicating the energy loss resistance R and system parameters displayed and the energy st
5、orage capacitor and the inductor L and the C. If the exact Electromagnetic phenomena in these elements is very complex, So they often continue to be measured as.Need to know is,The impedance measured during, the change in the measurement environment, changes in operating frequency and changes in the
6、 magnitude of the voltage signal so can directly affect the final results. There are many methods for measuring the impedance, there are three main methods include resonance method using the measured impedance voltage Direct current impedance measurement. Impedance measuring bridge impedance method
7、to achieve high-precision measurements, we selected several impedance measurement method introduced. in the hope that the measured impedance, has the help or guidance.Key words：Impedance impedance measurement; bridge method; Impedance digital measurement1目录引言1第一章 阻抗元件的参数21.1参数元件特性表征21.2 元件参数测量的基本技术3
8、第二章 阻抗标准62.1电阻标准62.2 电容标准62.3 电感标准7第三章 阻抗的模拟测量法83.1 电压-电流法83.2 电桥法83.3谐振法测量元件参数93.4 值测量11第四章 阻抗的数字测量法134.1 矢量电流-电压法134.2 自动平衡电桥16第五章 总结18参考文献19 引言阻抗是元件或电路的交流信号的周期性反作用。在一个比较简单的电路中，阻抗是电路元件于交流电起的阻碍作用。阻抗一般以大写字母Z来表示，复阻抗是比较复杂的，真正的部分我们定义为电阻，虚部为电抗。在交流电路中电容起阻碍作用叫做容抗，电感起阻碍作用叫做感抗,容抗和感抗是造成电路电抗交流的抑制作用。阻抗衡量的是电路中的
9、交流电所遇到的阻碍作用。阻抗不但可以表示电压-电流之间的振幅大小，而且可以表示出它们之间的相位多少。当直流电流流经电路时，电阻可以视为相位为零的阻抗。阻抗的单位是欧。在这里我们要提到阻抗匹配，阻抗匹配在高频电路设计中是比较常用的概念，是微波电子当中的一部分，主要作用在传输线上，用来使得高频率的微波信号传输到负载点，确保信号被反射回起始端，以提高能源效益。大体上，阻抗匹配有两种，一种是通过改变阻抗力，另一种则是调整传输线的波长。判断线路匹配合不合理，第一步要将负载上的阻抗数值，除以所用传输线自身特性阻抗数值得到一个数据，然后将数据值划到史密夫图表上，从而判断该线路是否匹配合理。在阻抗匹配中阻抗的
10、测量是非常重要的。本文针对阻抗的几种测量方法进行了研究。第一章 阻抗元件的参数1.1参数元件特性表征1.1.1 阻抗定义及导纳R|z|ZR,+- 图1.1阻抗定义示意图及阻抗参数关系图 (1.1) 通情状态下阻抗是以复数的形式存在的,它可用直角形式和极形式以及指数形式表示，即 直角形式： 、 极形式： 、 指数形式：其中两种坐标形式的转换关系为（1.2） （1.3）导纳Y是阻抗Z的倒数，即有 （1.4）上式（1.4）中G、B表示导纳Y上的电导与电纳分量。下式是用极坐标的形式来表示导纳： (1.5) 和分别是导纳幅度和导纳角。1.1.2电阻器、电容器、电感器的模型元件类型：任何元件都不可能是理想
11、的，有着寄生电容和损失。在实践中，只有在一定的条件下，电阻器，电容器和电感器可以视为理想元件。（1）真值，有效值和指示值了解什么是真值，如何表达有效值和指示值的概念，在电子测量当中是非常重要。（2）元件的影响因素测量器件的寄生参数影响1）频率：由于存在寄生参数，频率对所有实际元件都有影响。2）电平：有的元件受到测试信号的影响可能会造成测试的结果有着一定的误差。3）直流偏置：对高K值型介电陶瓷电容器有影响。4）温度：大多数元件都存在温度影响因素。相对于大多数的元件来说，温度系数是一个重要的技术指标。5）它类因素：物理和环境，如湿度、磁场、大气条件、振动等等都会使阻抗的大小发生变化。例如，高K值的
12、电容器的介电陶瓷电容器会随着老化而降低。1.2 元件参数测量的基本技术1.2.1 测量方法概述电桥法如图1.2所示，优点：高精度（0.1%种），不同电桥的使用可以获得较宽的频率范围内，较低的价格。缺点：需要人工调节来平衡，频率覆盖范围窄。谐振法如图1.3所示，优点：可用于测量高Q值的元件。缺点：操作繁多需调谐至谐振，测量的精确度不高。频率范围：70MHz。电压电流法如图1.4所示，优点：接地装置的测量，适用于探针测试的需要。缺点：用探针限制变压器的工作频率范围。频率范围：100MHz。RF电压电流法如图1.5所示，优点：高精度、高频率范围内（0.1%种）、阻值范围宽。缺点：变压器限制工作频率的
13、范围。频率范围：3GHz。图1.2电桥法D图1.4电压电流法 图1.3谐振法（b）高阻抗类型（a）低阻抗类型图1.5自动平衡电桥法如图1.6所示，优点：频率范围很宽，且在很宽的频率范围内测量的同时具有非常高的精确度。缺点：受到频率范围限制。频率范围：110MHz。网络分析法如图1.7所示，优点：高频范围内，所测量的阻抗靠近特征阻抗精确度会变高。缺点：每一次改变频率时都需要重新校准，测量范围窄。频率范围：300KHz3GHz。DUT图1.6自动平衡电桥法输入信号反射信号定向偶合器或电桥图1.7网络分析法 每种方法都有其各自的优缺点。务必先观察实际的条件，在联系测量的要求，继而选取适当的测量方法，需要想到条件有频率的范围、测量的量程、测量的精确度和操作上的便宜性。没有方法可以包括所有的测量能力，因此需要在测量方法的选择妥协。1.2.2仪器分类 测量阻抗的仪器主要有两种： 模拟测量仪器; 数字式测量仪器。1.2.3 测试连接头 阻抗测量的过程中一般都会涉及到连接头。下面介绍几种比较实用的连接方法：两端接线柱式； 四端式连接头；有极性的同轴连接头； 五端式连接头； 中性同轴连接头； 六端式对接头。三端式连接头；四端式连接头比较适用量程较宽的阻抗测量，然
