專利名稱：一種數(shù)字式阻抗參數(shù)測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種阻抗參數(shù)測(cè)量?jī)x器現(xiàn)有一種DT－902型數(shù)字式電感電容表，由半橋、恒流、恒壓振蕩器、相敏檢波器等組成，具有六個(gè)電容量程(2nF、20nF、200nF、2μF、20μF、200μF)和六個(gè)電感量程(200μF、2mH、20mH、200mH、2H、20H)，采用按鍵式開(kāi)關(guān)進(jìn)行量程控制。這種表為了減少功耗采用了低功耗集成電路TL062直接做為信號(hào)源輸出級(jí)跟隨器，由于TL062大電流工作特性較差，因此當(dāng)被測(cè)阻抗值較小時(shí)(即測(cè)量小電感和大電容時(shí))，工作電流大，容易造成恒流／恒壓振蕩器失控的毛?。煌瑯拥?，其半橋的電流——電壓轉(zhuǎn)換器也是直接采用運(yùn)放做，在測(cè)量低值阻抗時(shí)工作電流大，會(huì)造成波形失真，影響精度。另外該表的量程尚不足(直接測(cè)量范圍為0.1μH～20H，1pF～200μF)。
本實(shí)用新型目的在于提供一種量程大，使用方便，功耗低的阻抗測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的(參考以下附圖)

圖1.為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2.為擴(kuò)流電路。
圖3.為1／∞2參數(shù)校正電路。
圖4.為雙積分A／D，輸入、參考端子的電子開(kāi)關(guān)電路。
圖5.為半波相敏檢波電路。
Zx為被測(cè)阻抗元件，放大器A1、A2和量程電阻R組成半橋電路，S1、S2為功能切換開(kāi)關(guān)，整流器D，比例電阻R1、R2，比較器COMP，振蕩器OSC等，通過(guò)半橋構(gòu)成一個(gè)恒壓／恒流振蕩器。測(cè)量并聯(lián)參數(shù)(如并聯(lián)等效電容Cp)時(shí)為恒壓輸出，這時(shí)S1a接到“1”，測(cè)量串聯(lián)等效參數(shù)則為恒流輸出，S1接到“2”端。
半橋的兩路輸出經(jīng)S1切換，一路Uy做為相敏檢波器輸入信號(hào)，另一路則經(jīng)移相90°后做為相檢器的參考信號(hào)。整流器的輸出信號(hào)與相敏檢波器的輸出信號(hào)按不同的功能需要，由S2切換，分別送往雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器，利用雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)V1與參考信號(hào)Vr的相除功能，完成除法運(yùn)算，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示出來(lái)。本儀器實(shí)際上利用相敏檢波器與雙積分A／D的除法功能，完成了矢量相除，實(shí)現(xiàn)了“矢量法”測(cè)量。由于測(cè)量串聯(lián)等效電容時(shí)需要有∞2參數(shù)校正。因此，設(shè)置了運(yùn)放A3，其增益為∞2／10n，(其中n為與頻率有關(guān)的參數(shù)，當(dāng)頻率f＝103時(shí)，n＝3)S2a專門用作A3控制。測(cè)量交流電阻時(shí)，只需將90°移相器去掉就可以了。
1.測(cè)量并聯(lián)等效電容Cp時(shí)，Ux接A1，Uy接A2，Vr接衰減器α，Vi接相檢器PD，移相器接成＋90°移相，這時(shí)，半橋輸入端的等效阻抗為Zx＝1／(Gp＋j∞Cp) (1)其中Gp為并聯(lián)電導(dǎo)Cp為并聯(lián)等效電容且有Ux＝I／(Gp＋j∞Cp) (2)Uy＝－IR＝－Ux·R(Gp＋j∞C) (3)Vr＝｜Ux｜·Kd·α (4)其中Kd為整流效率α為衰減器系數(shù)，α＝α0·∞，α0為常數(shù)Vi＝｜Uy｜Im·Kp＝Kp·｜Ux｜·R·∞·Cp(5)其中Kp為相檢器效率｜Uy｜Im為Uy的虛部數(shù)字表頭顯示值N為N＝(Vi／Vr)×103＝(Kp·R·103·Cp)／Kd·α0(6)令K＝(Kp·R·103)／(Kd·α0)＝(常數(shù)) (7)則有N＝KCp(8)2.測(cè)量串聯(lián)等效電感Ls時(shí)，Ux接A2，Uy接A1，移相器移相為＋90°。
這時(shí)Zx＝Rs＋j∞Ls經(jīng)類似推導(dǎo)可得N＝K′·Ls(9)式中K′——類似于K的系數(shù)3.測(cè)量串聯(lián)等效電容Cs時(shí)，Ux接A2，Uy接A1，移相器移相為＋90°，PD接A3，Vr接到α輸出，Vi接到α輸出；這時(shí)Zx＝Rs＋1／(j∞Cs) (10)Ux＝－IR (11)Uy＝－ (UX)/(R) (Rs＋ 1/(∞Cs) ) (12)Vi＝｜Ux｜·Kd·α＝｜Ux｜·Kd·α0·∞ (13)Vr＝｜Uy·(－∞2／108)｜Im·Kp＝Kp·｜Ux｜·∞／(R·Cs·108) (14)N＝KCs (15)其中∞＝2πf＝2π×103f為振蕩器頻率1Kz
本實(shí)用新型由于采用了如圖2所示的擴(kuò)流電路，改善了振蕩器的輸出特性，同時(shí)還保留了靜態(tài)功耗小的特點(diǎn)，可以由層迭電池供電。另外，本實(shí)用新型采用的串聯(lián)等效電容測(cè)試方法，可以直接測(cè)定(不需經(jīng)過(guò)換算)20mF以下的各類電容器。由于本實(shí)用新型采用了單一的1KHz正弦波激勵(lì)，頻率誤差造成的影響可以由調(diào)整電路參數(shù)(α0)而完全抵消，從而降低了總體誤差。本實(shí)用新型可以用于電子、電力工業(yè)及科研教學(xué)、電器維修各部門，測(cè)量各種電感器、電容器，它的量程范圍可達(dá)0.1pF～20mF，0.1μH～200H，0.1Ω～200MΩ，基本準(zhǔn)確度為±0.5％rdg，靜態(tài)功耗為4.5mA／9V，比一般同類儀器要優(yōu)越得多。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式阻抗測(cè)量?jī)x，可以測(cè)量串聯(lián)等效電感；串、并聯(lián)等效電容，電阻等參數(shù)，采用了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于包含有半橋、恒流/恒壓振蕩器、相敏檢波器、功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，ω2校正電路。
2.如權(quán)利要求1所述儀器，其特征在于恒流／恒壓振蕩器和半橋的電流——電壓轉(zhuǎn)換器加有由NPN和PNP晶體管組成的擴(kuò)流電路。
3.如權(quán)利要求1所述儀器，其特征在于∞2校正電路，由運(yùn)放構(gòu)成，它僅用于串聯(lián)等效電容測(cè)量。
4.如權(quán)利要求1所述儀器，其特征在于功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由兩組按鈕構(gòu)成，其中一組用于控制串、并聯(lián)測(cè)量模式轉(zhuǎn)換，另一組用于控制－∞2校正電路和雙積分A／D轉(zhuǎn)換器的輸入、參考端。
專利摘要一種數(shù)字式阻抗測(cè)量?jī)x，可以測(cè)量串、并聯(lián)等效電感、電容、電阻參數(shù)。測(cè)量方法為“矢量法”，可以將電抗分量與電阻分量分離開(kāi)，測(cè)量真實(shí)的純電感、純電容、純電阻(交流電阻)。量程可達(dá)0.1μH～200H，0.1pF～20mΩ，0.1Ω～100MΩ?；揪瓤蛇_(dá)±0.5％rdg，適用于工業(yè)生產(chǎn)、科研、教育、電器維修部門。本實(shí)用新型由半橋、恒流/恒壓振蕩器，相敏檢波器等電路構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01R27/02GK2128386SQ92227689
公開(kāi)日1993年3月17日 申請(qǐng)日期1992年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月6日
發(fā)明者李文輝 申請(qǐng)人:李文輝