制作LCR目前,完成这项任务的主要方法有三种,包括电桥法、谐振法和伏安法。
一、方法分析与对比
电桥法:测量精度高,应用广泛。并衍生出许多测量类型。然而,电桥法需要反复的平衡调整。测量时间长,难以实现快速自动测量。如果要实现自动化,许多原件将无法控制。
谐振法:生产电路简单,但测量精度低,校准时间长,稳定性差,易受环境条件变化的影响。虽然可以实现快速测量,但测量速度难以提高,范围非常有限,实现大规模测量。
伏安法:伏安法是最经典的方法,其测量原理来源于阻抗的定义。也就是说,如果已知流经被测阻抗的电流相量和被测阻抗两端的电压被测阻抗的相量可以通过比率获得。采用基于自由轴伏安测量的测量原理和四端测量技术。 自由轴法可以将复数转换为实数计算。计算的复杂性大大降低。
二,伏安法的分析
综合各种因素,我们这次采用伏安法生活.
首先,对伏安法的测试原理有一些初步的了解:
伏安法可以用图1所示的原理电路来解释。Io已知恒流源相量;Zs 已知的标准阻抗 (实电阻一般用于计算方便);被测阻抗Zx 与Zs 串联。分别测量Zs 和Zx 两端的电压相量 ,通过计算得到待测阻抗
(2.1)
其中Ux它的大小反映了流经被测阻抗上电流相量的大小。
上述测量实际上是测量每个电压相量的两个分量,然后通过一系列操作获得测量值Zx 的数值。
图1
伏安法有固定轴法和自由轴法两种实现方案,区别在于相敏检波器相位参考基准的选择。实际相敏检波器的相位参考基准代表坐标轴的方向,相敏检波器的输出是坐标轴方向上待测电压的投影。
固定轴法:
这种方法是第一种出现的方法,固定轴法要求相敏检波器的相位参考基准严格(2.1)分母位置上的相量一致,使分母只有实量,使相量除法简化为两个标量除法。使用双积分A/D在计算机引入电子仪器之前,可以实现转换器的比例除法特性。该方法的弱点是,硬件电路为了固定坐标轴,确保参考信号与信号之间的精确相位关系付出了相当大的代价。所以排除这种方法。
自由轴法:
相敏检波器自由轴中相敏检波器的相位参考基准,即x,y可以随意选择坐标轴,只需保持两个坐标轴准确正交(相差90 ),从而简化硬件电路,提高准确性。自由轴计算量大,近年来智能化RLC这种方案主要用于电路。
自由轴测量原理:
在测量系统中,我们使用伏安法中的自由轴法,连接到输出AD芯片(推荐使用)icl7135),测量值的准确性在于系统计算的准确性,因此其重要性可想而知。
2.1自由轴的分析和计算
采用分压法,即这里是将一个标准阻抗Zs 与被测阻抗Zx 串联,如图2.1.可以得到所示
如下图所示:
图2.1
对阻抗Zx测量已成为两个电压相量之比的测量。完成两个电压相量的测量方法通常是通过开关分时使用一个电压表。实现两个相量
有固定轴法和自由轴法,将相量除法转化为标量除法。早期产品采用的固定轴法,因难在于保证两个相量相位严格一致,使硬件电路复杂,调试困难,可靠性低。现代产品大多采用自由轴法,如图2所示.2所示。自由轴法不是将复数阻抗坐标固定在指定的电压相量方向上坐标轴的选择可以是任意的。参考电压不能与任何测量电压的方向相同,但应与测量电压之一保持固定的相位关系,并在整个测量过程中保持不变。
由微处理器控制的自由轴坐标发生器提供相敏检波器的参考电压,是任何方向的准确正交基准信号。通过开关选择相敏检波器Ux和Us,它们的投影重量可以通过A/D通过接口电路将数字量转换为存储在微处理器系统中,最后,CPU计算并得到待测数。
交流电压Ux和Us 采用相敏检波器对每个电压进行两次测量,包括振幅和相位。两次测量中,相敏检波器参考电压为正交,
应有精确的
相位差。参考电压与被测信号电压的相互关系只需要相对稳定,而不需要准确确定。
可以得到Z值。计算时,使用标准电阻Rs代替Zs ,显然,只要你知道直角坐标轴上每个相量的两个投影值,你就可以通过四个操作找到结果。
图2.2
虽然自由轴法采用相量电流电压法的基本原理,但由于其精确的正交坐标
该系主要依靠软件生成和保证,硬件电路大大简化,消除了固定轴难以克服的同相误差,提高了精度。同时,测量参数是通过计算机获得的,因此除了常用之外C、L、R、损失角正切值D、品质因数Q、等效串联电阻ESR此外,还可以轻松计算阻抗模值等其他阻抗参数
抗X、并联电纳B、并联电导G、阻抗相角 等
2.2测量结果与AD之间的转化
测量系统测量的结果是一些模拟信号,不能直接显示,因此必须通过AD来采集信号,然后经过转化计算,从而得出可以传给控制系统的数字信号。它们的转化如下式: 、导纳模值 、串联电
最终获得的数字信号如下:
以上文章来自其他文章的摘录和总结