寬帶阻抗測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)——阻抗測(cè)量理論及其方法
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品質(zhì)因素（Q）是電抗純度的度量（即與純電抗，也就是與沒(méi)有電阻的接近程度），表達(dá)式見式（2-10）?？吹絈是θ角的正切。Q一般適用于電感器，對(duì)于電容器來(lái)說(shuō)，表示純度的這一項(xiàng)通常用損耗因素（D）表示。其表達(dá)式見式（2-11）。損耗因素是（Q）的倒數(shù)，它也是θ補(bǔ)角的正切。
為了測(cè)量阻抗我們至少需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)量值。因?yàn)樽杩故且粋€(gè)復(fù)數(shù)。許多現(xiàn)代阻抗測(cè)試儀測(cè)量阻抗矢量的實(shí)部和虛部，然后將它們轉(zhuǎn)換成所需要的參數(shù)，比如Z，θ，Y，R，X，G，B.所有電路元件既不是純粹的電阻性元件，也不是純粹的電抗性元件，而是這些阻抗成分的組合。
元件阻抗的測(cè)量值除與本身的寄生參數(shù)有關(guān)以外還與多種測(cè)量條件有關(guān)。
比如頻率，測(cè)試信號(hào)電平等。對(duì)于采用不同材料和制作工藝的元件，這些元件影響因素的影響程度也各不相同。
頻率：由于存在寄生參數(shù)，因此頻率對(duì)所有實(shí)際元件都有影響。并非所以的寄生參數(shù)都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，但正是某些主要的寄生參數(shù)確定了元件的頻率特性。當(dāng)主要元件的阻抗值不同時(shí)，主要的寄生參數(shù)也有所不同。
測(cè)試信號(hào)電平：對(duì)某些元件來(lái)說(shuō)，所施加的測(cè)試信號(hào)（AC）可能會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。這一影響隨制作陶瓷電容器材料的介電常數(shù)（K）而變化。由于鐵芯材料存在磁滯，因而鐵芯電感器與測(cè)試信號(hào)的電流有關(guān)。
直流偏置：對(duì)于二極管和晶體管這樣的半導(dǎo)體元件，直流偏置影響量是普遍存在的。一些無(wú)源元件也存在直流偏置影響量。所施加的的直流偏置對(duì)高K值型介電陶瓷電容器有很顯著的影響。對(duì)于鐵芯電感器，電感量的變化由流過(guò)鐵芯的直流偏置電流確定。這是由于鐵芯材料的磁通飽和特性。
溫度：大多數(shù)元件都存在溫度影響因素。對(duì)于電阻器、電容器和電感器，溫度系數(shù)是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。
其他物理和電氣環(huán)境，如濕度、磁場(chǎng)、光、大氣條件、振動(dòng)和時(shí)間都會(huì)改變阻抗值。例如，高K值型介電陶瓷電容器的電容會(huì)隨著老化而降低。
阻抗測(cè)量就是基于對(duì)R和X的測(cè)量，或者是|Z|和θ的測(cè)量。隨著電子技術(shù)與數(shù)字測(cè)量網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量方法上逐漸形成了阻抗模擬測(cè)量法和數(shù)字測(cè)量法兩大分支。模擬測(cè)量法包括電橋法、諧振法和σ值測(cè)量法。數(shù)字測(cè)量法有矢量電壓電流法和自動(dòng)平衡電橋法。因此相應(yīng)的阻抗測(cè)量儀器就分為模擬阻抗測(cè)量儀和數(shù)字阻抗測(cè)量?jī)x兩種。
1.2阻抗測(cè)量方法
阻抗測(cè)量可分為模擬測(cè)量法和數(shù)字測(cè)量法兩種，本節(jié)詳細(xì)介紹相關(guān)的測(cè)量方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合本課題的設(shè)計(jì)要求選取一種最為可行的方式作為設(shè)計(jì)中采用的方法。
2.2.1電橋法
電橋法是采用模擬法測(cè)量阻抗值，早期多采用電橋法來(lái)測(cè)量阻抗值。電橋法基本工作原理是四臂電橋電路，電路原理圖如圖2-3所示。
圖中Z l，Z 2，Z 3，Z x為電橋的四臂的阻抗，其中Z x為所要測(cè)量的阻抗。整個(gè)電橋由信號(hào)源供電，G為電橋的平衡指示器，當(dāng)電橋橋路平衡時(shí)，U ab =0，橋臂平衡指示器上無(wú)電流流過(guò)。
根據(jù)克?；舴蚨?，得出式（2-12）。
這就是電橋法測(cè)量的平衡條件，當(dāng)橋路中有三個(gè)橋臂值已知時(shí)，待測(cè)量阻抗才可以求得。電橋法阻抗測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)圖如圖2-4所示，它由測(cè)量信號(hào)源、測(cè)量橋路、平衡指示電路、平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、顯示電路和電源等組成。
2.2.2諧振法
諧振法也是模擬測(cè)量阻抗值得一種方法，是利用調(diào)諧回路的諧振特性而建立的阻抗測(cè)量方法。測(cè)量線路簡(jiǎn)單方便，在技術(shù)上的困難要比高頻電橋小。它的原理圖如圖2-5所示。
評(píng)論