阻抗测量新方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种阻抗测量新方法。

背景技术：
：

交流传感器都是基于阻抗参量与被测物理量之间有确定的已知函数关系而构建的，交流传感器的优点是在交流中应用可以减少或免除直流干扰量的影响，因而阻抗参量的精密测量是所有交流传感器的工作基础，可见阻抗测量技术的重要性。

此外，在电化学分析、生物电阻抗分析、pcb板差分走线、阻抗频谱分析、腐蚀监控与保护、远程传感、无损检测和材料分析等领域，都涉及阻抗测量。

在使用极为普遍的电子设备中阻抗元件的应用比比皆是，因而阻抗元件的生产和调试过程阻抗参量测量也是必须的，所以开拓阻抗测量的新原理是当务之急。

阻抗受频率、直流偏置、温度和其他等因素影响，所以精确测量阻抗是一个复杂的综合问题，目前常见的阻抗测量方法如电桥法、谐振法、电压电流法、射频电压电流法、自平衡电桥法和网络分析法等都是以交流量的测量为基础，线路复杂，测量精度和频率上限难以提高，本方法从原理上克服了上述缺点。

技术实现要素：
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本发明目的是提供一种阻抗测量新方法，把复杂的交流测量过程简化成两对直流电压的比例测量，因而可以采用更简单的线路和过程实现高频率、高精度、高速度的阻抗测量。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种阻抗测量新方法，测量方法包括以下步骤：

第一步：拿一个已知阻值的高精度直流电阻r；

第二步：将已知阻值的高精度直流电阻r与被测阻抗z依次串联；

第三步：已知阻值的高精度直流电阻r与被测阻抗z串联的左端设为a点、右端设为b点、电阻r与阻抗z之间设为c点；

第四步：在a点与b点施加固定频率的正弦交流电压

第五步：分别测量a点、b点与c点的复数交流电压的幅值uac，ubc，uab；

第六步：用的幅值测量结果uac，ubc，uab进行简单的计算即可解出未知阻抗的全部参量值。

所述的阻抗测量新方法，把复杂的交流测量简化的为幅值测量：

第一步：测量三角形的三个复数电压的幅值：

uac，ubc，uab

第二步：利用两个电压幅值计算未知阻抗z的模：

第三步：计算功率因数角

第四步：求得被测量

实部

虚部

第五步：其它参量可依次按定义计算得出。

有益效果：

1.本发明的测量线路简单，只需一个已知的电阻r与被测量串联。

2.本发明的测量方便，改变r即改变量程，使电压uac和ucb幅值接近，提高测量精度。

3.本发明可采用电压幅值比较法：即测量两对电压比值和完全消除基准量的系统误差影响。

4.本发明的实质是把交流测量转换为直流量的幅值测量，不但提高精度而且频率范围可以大大提升：

即：

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是附图1的位形图。

附图3是本发明的测量网路流程图。

具体实施方式：

实施例1

一种阻抗测量新方法，测量方法包括以下步骤：

第一步：拿一个已知阻值的高精度直流电阻r；

第二步：将已知阻值的高精度直流电阻r与被测阻抗z依次串联；

第三步：已知阻值的高精度直流电阻r与被测阻抗z串联的左端设为a点、右端设为b点、电阻r与阻抗z之间设为c点；

第四步：在a点与b点施加固定频率的正弦交流电压交流电源频率选择范围为20～100mhz正弦波，幅值可控，通过已知标准电阻r的切换，阻抗z测量范围可达0.001～10mω；

第五步：分别测量a点、b点与c点的复数交流电压的幅值uac，ubc，uab；

第六步：用的幅值测量结果uac，ubc，uab进行简单的计算即可解出未知阻抗的全部参量值。

三角形bcd就是图2的阻抗三角型，它的实数边电压一定与已知电阻上的电压在一条直线上，所以角∠acb＝α是一个被测阻抗功率因数角定值的补角，也就是说，这个串联电路中，已知的电阻r不管怎样变化，电位点c的移动轨迹只能是在内接角为而且过a和b点的园弧上，这也正是符合电工学中复变函数的园图映射理论，即复变函数中实变量的变化，在复平面上的映射轨迹为一园弧。

实施例2

实施例1所述的阻抗测量新方法，简单的幅值测量为根据位形图可见被测阻抗的模被测阻抗的模|z|可由两个电压的幅值比立即求出：

而三角形acb的顶角α由三角形的余弦定理可知

ab²＝ac²+bc²-2cosα·ac·bc

故

即阻抗的无功分量：

所述的阻抗测量新方法，其特征是：把复杂的交流测量简化的为幅值测量：第一步：测量三角形的三个复数电压的幅值：

uac，ubc，uab

第二步：利用两个电压幅值计算未知阻抗z的模：

第三步：计算功率因数角

第四步：求得被测量

实部

虚部

第五步：其它参量可依次按定义计算得出。

例如，未知量的并联导讷模型的参量可按下列公式求得：

导纳y＝g+jb

模

电导

电纳

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。