专利名称：一种数字式阻抗参数测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阻抗参数测量仪器现有一种DT－902型数字式电感电容表，由半桥、恒流、恒压振荡器、相敏检波器等组成，具有六个电容量程(2nF、20nF、200nF、2μF、20μF、200μF)和六个电感量程(200μF、2mH、20mH、200mH、2H、20H)，采用按键式开关进行量程控制。这种表为了减少功耗采用了低功耗集成电路TL062直接做为信号源输出级跟随器，由于TL062大电流工作特性较差，因此当被测阻抗值较小时(即测量小电感和大电容时)，工作电流大，容易造成恒流／恒压振荡器失控的毛病；同样地，其半桥的电流——电压转换器也是直接采用运放做，在测量低值阻抗时工作电流大，会造成波形失真，影响精度。另外该表的量程尚不足(直接测量范围为0.1μH～20H，1pF～200μF)。
本实用新型目的在于提供一种量程大，使用方便，功耗低的阻抗测量仪。
本实用新型是这样实现的(参考以下附图)
图1.为本实用新型的原理框图。
图2.为扩流电路。
图3.为1／∞2参数校正电路。
图4.为双积分A／D，输入、参考端子的电子开关电路。
图5.为半波相敏检波电路。
Zx为被测阻抗元件，放大器A1、A2和量程电阻R组成半桥电路，S1、S2为功能切换开关，整流器D，比例电阻R1、R2，比较器COMP，振荡器OSC等，通过半桥构成一个恒压／恒流振荡器。测量并联参数(如并联等效电容Cp)时为恒压输出，这时S1a接到“1”，测量串联等效参数则为恒流输出，S1接到“2”端。
半桥的两路输出经S1切换，一路Uy做为相敏检波器输入信号，另一路则经移相90°后做为相检器的参考信号。整流器的输出信号与相敏检波器的输出信号按不同的功能需要，由S2切换，分别送往双积分式A／D转换器，利用双积分式A／D转换器输入信号V1与参考信号Vr的相除功能，完成除法运算，并转换成数字显示出来。本仪器实际上利用相敏检波器与双积分A／D的除法功能，完成了矢量相除，实现了“矢量法”测量。由于测量串联等效电容时需要有∞2参数校正。因此，设置了运放A3，其增益为∞2／10n，(其中n为与频率有关的参数，当频率f＝103时，n＝3)S2a专门用作A3控制。测量交流电阻时，只需将90°移相器去掉就可以了。
1.测量并联等效电容Cp时，Ux接A1，Uy接A2，Vr接衰减器α，Vi接相检器PD，移相器接成＋90°移相，这时，半桥输入端的等效阻抗为Zx＝1／(Gp＋j∞Cp) (1)其中Gp为并联电导Cp为并联等效电容且有Ux＝I／(Gp＋j∞Cp) (2)Uy＝－IR＝－Ux·R(Gp＋j∞C) (3)Vr＝｜Ux｜·Kd·α (4)其中Kd为整流效率α为衰减器系数，α＝α0·∞，α0为常数Vi＝｜Uy｜Im·Kp＝Kp·｜Ux｜·R·∞·Cp(5)其中Kp为相检器效率｜Uy｜Im为Uy的虚部数字表头显示值N为N＝(Vi／Vr)×103＝(Kp·R·103·Cp)／Kd·α0(6)令K＝(Kp·R·103)／(Kd·α0)＝(常数) (7)则有N＝KCp(8)2.测量串联等效电感Ls时，Ux接A2，Uy接A1，移相器移相为＋90°。
这时Zx＝Rs＋j∞Ls经类似推导可得N＝K′·Ls(9)式中K′——类似于K的系数3.测量串联等效电容Cs时，Ux接A2，Uy接A1，移相器移相为＋90°，PD接A3，Vr接到α输出，Vi接到α输出；这时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为振荡器频率1Kz
本实用新型由于采用了如图2所示的扩流电路，改善了振荡器的输出特性，同时还保留了静态功耗小的特点，可以由层迭电池供电。另外，本实用新型采用的串联等效电容测试方法，可以直接测定(不需经过换算)20mF以下的各类电容器。由于本实用新型采用了单一的1KHz正弦波激励，频率误差造成的影响可以由调整电路参数(α0)而完全抵消，从而降低了总体误差。本实用新型可以用于电子、电力工业及科研教学、电器维修各部门，测量各种电感器、电容器，它的量程范围可达0.1pF～20mF，0.1μH～200H，0.1Ω～200MΩ，基本准确度为±0.5％rdg，静态功耗为4.5mA／9V，比一般同类仪器要优越得多。
权利要求1.一种数字式阻抗测量仪，可以测量串联等效电感；串、并联等效电容，电阻等参数，采用了双积分式A/D转换器，其特征在于包含有半桥、恒流/恒压振荡器、相敏检波器、功能转换开关，ω2校正电路。
2.如权利要求1所述仪器，其特征在于恒流／恒压振荡器和半桥的电流——电压转换器加有由NPN和PNP晶体管组成的扩流电路。
3.如权利要求1所述仪器，其特征在于∞2校正电路，由运放构成，它仅用于串联等效电容测量。
4.如权利要求1所述仪器，其特征在于功能转换开关由两组按钮构成，其中一组用于控制串、并联测量模式转换，另一组用于控制－∞2校正电路和双积分A／D转换器的输入、参考端。
专利摘要一种数字式阻抗测量仪，可以测量串、并联等效电感、电容、电阻参数。测量方法为“矢量法”，可以将电抗分量与电阻分量分离开，测量真实的纯电感、纯电容、纯电阻(交流电阻)。量程可达0.1μH～200H，0.1pF～20mΩ，0.1Ω～100MΩ。基本精度可达±0.5％rdg，适用于工业生产、科研、教育、电器维修部门。本实用新型由半桥、恒流/恒压振荡器，相敏检波器等电路构成。
文档编号G01R27/02GK2128386SQ92227689
公开日1993年3月17日 申请日期1992年7月6日 优先权日1992年7月6日
发明者李文辉 申请人:李文辉