阻抗分析仪的定义.doc

阻抗分析仪的定义阻抗分析仪利用物体具有不同的导电作用,在物体表面加一固定的低电平电流时,通过阻抗计算出物体的各种器件、设备参数和性能优劣.阻抗分析仪的原理阻抗分析仪可以测量和评定压电陶瓷片、压电换能器、超声波清洗机、超声波焊接机、超声波粉碎机、超声波加工设备等各种器件、设备的参数和性能优劣. 1. 通过导纳圆图与电导曲线图进行判断,比较直观、实用. 异常情况下,导纳圆与电导曲线如下图: 2. 参数、曲线和器件的关系 对于换能器:导纳圆图不能出现寄生圆,谐振频率尽可能接近设计频率,动态阻抗要低,品质因素 Qm要接近设计要求,电容要与电路匹配. 对于压电陶瓷片,可以直接从导纳圆图和对数坐标判断器件优劣,如果陶瓷片内部出现分层,或者出现裂纹,对数曲线将出现多峰,导纳圆图上出现多个寄生小圆. 对于变幅杆的设计、加工和装配,是否合理或有缺陷,直接在导圆图上明显的可以看到. 对于超声波焊接机的生产加工,利用导纳圆的结果分析焊接机的状态,通过参数和图形的分析,找到焊接机存在的问题.对于超声清洗机的生产和加工:振动子的选择要求其振动性能尽可能一致(带宽、品质因数、谐振频率、动态阻抗) .在导纳圆图上,尽可能没有寄生圆或在谐振点附近没有寄生圆.可以对换能器的制造、来料检验、粘结后的换能器、清洗机进行阻抗特性分析和测量.对清洗机的整机测量可以标定机器的谐振频率和静电容,以便匹配电源,可以分析其新的谐振点、注水后的阻抗、电容及整机的振动模态的特性.阻抗分析仪和LCR表原理图示阻抗分析仪和LCR表是非常通用的测量器件的电子仪器.根据阻抗范围和频率范围的不同,有一系列不同原理的仪器来满足测试要求,图1是不同阻抗范围和不同频率范围的阻抗测量方法. 图1.阻抗测量方法 图2是自动平衡电桥法的原理框图.通过精确测量加载到被测件DUT的电压和电流,从而精确测量出DUT阻抗值.从图2中可以看出,通过DUT的电流等于通过电阻Rr的电流,而通过Rr的电流可以通过测量V2计算出来. 通常,在低频(100KHz)的LCR表里,使用一个简单的运算放大器作为I-V转换器,缺点是运算放大器的频响在高频段较差.对于频率高于1MHZ的LCR表或阻抗分析仪,I-V转换器由精密的零位检测器,相位检测器和积分器(环路滤波)组成.这种仪器可以测量高达110MHz的频率范围. 图2.自动平衡电桥法原理框图 图3是RF I-V法原理框图.RF I-V法是I-V技术在高频范围的扩展,可以紧密测量高达3GHz频率范围的阻抗值.RF I-V电路和路径必须仔细设计,以确保能够以50ohm阻抗与被测件DUT相连.如果连接路径的阻抗不是50ohm,不想要的反射将发生,将导致电流和电压的测量误差增大.RF I-V法细分为高阻和低阻两种测量模式.实际上,测量仪器保持不变,只是改变测试头,达到两种测量模式的要求.高阻测量模式,测试电流很小,为了正确的探测电流,电流探头要尽量靠近DUT;低阻测量模式,为了灵敏的得到电压值,电压探头要尽量靠近DUT. 图3.RF I-V法原理框图 各种方法的优缺点如下. 1、自动平衡电桥法优缺点: 1)最准确,基本测试精度0.05%; 2)最宽的阻抗测量范围:C,L,D,Q,R,X,G,B,Z,Y,O; 3)最宽的电学测量条件范围; 4)简单易用; 5)低频:f110MHz. 2、RF I-V法优缺点: 1)宽的频率范围:1MHZF3GHZ; 2)好的测试精度,基本测试精度:0.8%; 3)宽的阻抗测量范围:100m50K10%精度 4)100MHz的