阻抗的测量

一世轮回

阻抗的测量 [复制链接]

  阻抗的测量是一个很复杂的问题。阻抗的大小、性质、工作频率、使用场合以及测量准确度要求的不同，测量方法大不一样。在电气测试中，阻抗元件一般工作在直流或不太高的频率下，但阻抗元件也并非纯理想元件，每个元件与测量线路也都可能或多或少地伴有寄生电容和损耗存在，其等效电路是相当复杂的。有些元件的阻抗常是非线性的，或者是可变的，这就给测量增加了困难。

    阻抗的测量除采用电气指示仪表测量外，还经常采用伏安法、电桥法。
   一、伏安法
   从欧姆定律可知，一个电阻Ｒ 上施加一恒定电压Ｕ，可以根据所通过电流Ｉ的大小得到Ｒ的数值（Ｒ ＝Ｕ／Ｉ）。也可以给电阻Ｒ 通一恒定电流Ｉ，而根据其两端电压Ｕ 的大小得到Ｒ 的数值（Ｒ ＝Ｕ／Ｉ）。这是一种最简单的方法，关键在于电路的设计要注意减小测量误差，施加的电流或电压的大小以不致改变电阻的热状态为限，测量的持续时间应该是越短越好。

   在自动化测量中，特别是小电阻的测量中，多数采用在被测电阻上施加一恒定电流的方法，图６．１６是这种方法的一个应用实例。图６．１６是电机绕组的冷态和热态电阻的带电自动测量方法之一。计算机控制３个继电器Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，轮流接通恒流源（１００ｍＡ），分别测量绕组 ＡＢ，Ｂ Ｃ，Ｃ Ａ 的电压降，然后计算出各绕组的阻值。

   需要注意两个问题：一是各触点的接触电阻（变化的）不会给测量电路带来误差。在信号取出电路，因为程控放大器的输入阻抗很高，触点电阻相对很小，所以不会引起误差，测量准确度主要取决于恒流源的准确度。二是对于ｋＷ 级的电机来说，１００ｍＡ 只相当于电机额定电流的几十分之一，不会改变电机的热状态。

   电感，电容的伏安测量法与此类似，但较复杂。

   二、电桥法

  在频率较低的情况下，应用电桥法可以比较精确地测量电阻、电容和电感的数值，但是需要采用多种精密可调的阻抗元件。

  电桥的类型很多，其主要分类有两种：① 根据供电电源的不同，有交流电桥和直流电桥之分，直流电桥测量电阻；交流电桥测量电感和电容。② 根据电桥的输出状态不同，有平衡电桥和不平衡电桥之分，平衡电桥测量固定不变的阻抗；不平衡电桥用来测量连续变化的阻抗。

  图６．１７为四臂交流电桥，电桥的平衡条件为

   所以，要使交流电桥达到平衡，至少要有２个元件能够调节。

   只有四臂均为电阻，上式才可简化为

   Ｒ２Ｒ３ ＝Ｒ１Ｒ４

   的条件下，才有可能只调节一个元件使电桥达到平衡，这是一种特殊情况。由于每个桥臂的阻抗组合不同，可得到不同的电桥，也就有不同的平衡条件。http://www.gooxian.com/

   不平衡电桥的准确度虽然相对来说低一些，但是在非电量电测中却经常得到应用。

   三、虚实部分离法测量阻抗

   由于微电子技术的发展，当前虚实部分离法测量阻抗的方法得到了广泛应用，而且特别适合于大批量元件的自动化测量。

  图６．１８是这种方法的原理框图。图中Ｚｘ ＝Ｒｘ＋ｊＸｘ 为待测阻抗，Ｅｓ 为电源电压  ，Ｒｓ为已知电阻，运算放大器增益为 Ｋ，其输出电压Ｅ０ 与电源电压Ｅｓ，均加到相敏整流器１（鉴相１）上，它们的瞬时值分别为

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