實驗七阻抗測量的研究

1、1 / 8實驗七阻抗測量的研究、實驗?zāi)康?、利用軟件平臺設(shè)計虛擬阻抗測試儀，掌握阻抗測量的基本方法；、通過對虛擬阻抗測試儀進行標定，掌握測量結(jié)果的評價方法。二、實驗原理1、阻抗測量的基本原理阻抗測量一般是指電阻、電容、電感及相關(guān)的值、損耗角、電導等參數(shù)的 測量。阻抗的測量方法有很多，有電橋法、諧振法、伏安法、自動平衡電橋法 以及網(wǎng)絡(luò)分析法等，這些方法各有優(yōu)缺點，在這里主要介紹伏安法。伏安法又稱為電壓電流法，是阻抗測量最經(jīng)典方法之一。根據(jù)歐姆定理， 可測量未知阻抗上的交流電壓值和流過它的電流值計算出被測阻抗值：其中：Uz阻抗ZX兩端壓降Uz的有效值；IZ流過阻抗ZX電流的有效 值；z阻抗ZX的模

2、；ju壓降Uz的初相角；ji電流i的初相角；jUz與i的相位差，伏安法阻抗測試原理圖圖中：為被測阻抗，為采樣電阻。為幅值可調(diào)信號源（頻率可調(diào)）UUs_ - _ZXR+ jX = ZeJUzejjujjiIze由圖可知:zs2 / 8RJ+ ZxRs令被測阻抗Zx= Rx+ jx，則有:UUsRs+ Rx+ jxRs3 / 8Rx=電容為：C = 1/ xw所以只要測量出U、Us和相位差j，就可以計算出被測電容C。將這些值帶入上述的有關(guān)計算式，即得到最終的測量結(jié)果。U、Us和j (= ju- jus)可以通過運算獲得。具體方法是：對u(t)、us(t)進行同步采集，得到u(i)和us(i) (i

3、 = 1|N)序列分別進行運算，可得到二者的有效值U、Us與初相角j。將這些值帶入式()和式()中，即得到阻抗中的電阻分量和電容分量 值得提出的是：對信號進行運算的前提條件是須對該信號在一個周期內(nèi)均 勻采樣，且采樣點數(shù)為，否則運算結(jié)果出現(xiàn)誤差。注意：以上僅介紹了含、分 量的復阻抗測試方法，但該方法同樣適用于含、分量的阻抗的測量。2、實驗箱面板圖介紹圖中：、分別接信號源的輸出；第列是個標準電容的并聯(lián)，第列是個開關(guān)，分別控制各電容的接通與斷 開，其中最后個開關(guān)擲到“”位置表示沒有電流從其它電容通道流過;T曰于是:Ux=UsRs* sinj=arctg = arctg1wRC阻抗測量裝置面板如下圖所

4、示4 / 8第列是個不同阻值的標準電阻，第、列是個開關(guān)，分別控制各標準電阻的 接通與斷開，其中最后個開關(guān)擲到“”位置表示沒有電流從其它電阻通道流過;第列是個不同阻值的采樣電阻，第列是個開關(guān)，分別控制各采樣電阻的接 通與斷開；需要測量哪一路的電阻或電容，就要把開關(guān)擲向“”位置，否則開關(guān)擲向“”位置。在測量電容時，所有電容是并聯(lián)的，按所測電容的大小撥開關(guān)。若 不測電容，把電容開關(guān)這一列除最后個擲向“”位置外，其它擲向“”位置。 標準電阻通道的選擇也是同樣的；、分別數(shù)據(jù)采集卡的通道、通道和地（已經(jīng)在實驗箱內(nèi)接好）。三、實驗內(nèi)容1虛擬阻抗測試儀的設(shè)計（）設(shè)計總體要求：在給定的硬件平臺上，設(shè)計虛擬阻抗測

5、試儀進行阻抗測量。（）虛擬阻抗測試儀的設(shè)計）編寫雙路輸入信號的采集子程序編寫基于凌華數(shù)據(jù)采集卡的雙通道數(shù)據(jù)采集子程序，一路為信號源兩端電 壓值（），另一路為采樣電阻兩端的電壓值（），同時將采集到的兩路數(shù)據(jù)放入數(shù)組中。注意：信號源輸出正弦交流信號的電壓的峰峰值W。虛擬面板設(shè)計要求：輸入控制型控件：采樣速率設(shè)為V,采樣總點數(shù)輸出顯示型控件：圖形控件顯示采集的雙路波形。信號采集程序面板見下 圖所示。）編寫輸入信 號 頻 率 的 計算子程序要求：用過零法計算輸入信號的每周期點數(shù)和頻率，并將結(jié)果顯示出來。虛擬面板設(shè)計要求：5 / 8信號頻率計算的面板見圖所示。信號頻率計算的面板）編寫雙路采集信號的電壓有

6、效值及相位差的計算程序要求：利用軟件平臺提供的庫函數(shù)函數(shù)分別計算兩個信號的有效值和相位， 將計算結(jié)果顯示出來。注意：為減小實驗結(jié)果的誤差，必須保證每周期采樣點數(shù)為，即采樣頻率 與輸入信號的頻率的比值要為。若信號頻率為，一周期采樣點數(shù)為點，則采樣 速率為X=虛擬面板設(shè)計要求：在圖所示面板的基礎(chǔ)上增加輸出顯示型控件：分別顯示雙路信號的有效值1和相位及兩路信號的相位差。I圖所示計算雙路信號相位差和有效值程序的面板。）根據(jù)公式計算阻抗并顯示出來。虛擬面板設(shè)計要求：在圖所示面板的基礎(chǔ)上增加輸出顯示型控件： 顯示計算出的阻抗 （包括電 容和電阻） 。）綜合以上步驟整理成完整的虛擬阻抗測量儀將以上編寫的子程序連接，即可完成虛擬阻抗測試儀的設(shè)計，面板如圖所 示。在圖所示面板每周期采樣點數(shù)和信號頻率。計算雙路信號相位差和有效值程序面板6 / 8阻抗測試儀儀器面板2、利用設(shè)計好的虛擬阻抗測試儀測量個標準電阻。記錄數(shù)據(jù)并填入表。3、利用電阻和電容的理論值對虛擬阻抗測試儀進行評價。記錄數(shù)據(jù)并填入表?？勺孕卸鄿y幾組數(shù)據(jù)，分析當輸入信號頻率、標準電容、標準電阻、采樣電 阻為何值時，虛擬阻抗測量儀測量結(jié)果才