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lcr数字电桥工作原理、结构及应用对象

时间:2021-07-23 来源:腾斯凯 点击:0

  LCR数字电桥的概念

  数字电桥就是能够测量电感,电容,电阻,阻抗的仪器,这是一个传统习惯的说法,最早的阻抗测量用的是真正的电桥方法,随着现代模拟和数字技术的发展,早已经淘汰了这种测量方法,但LCR电桥的叫法一直沿用至今。如果是使用了微处理器的LCR电桥则叫LCR数字电桥。一般用户又称这些为:LCR测试仪、LCR电桥、LCR表、LCRMeter等等。

  LCR数字电桥工作原理

  数字电桥的测量对象为阻抗元件的参数,包括交流电阻R、电感L及其品质因数Q,电容C及其损耗因数D。因此,又常称数字电桥为数字式LCR测量仪。其测量用频率自工频到约100千赫。基本测量误差为0.02%,一般均在0.1%左右。

  数字电桥原理如图所示。图中DUT为被测件,其阻抗用Zx表示,Rr为标准电阻器。切换开关可分别测出两者的电压Ux与Ur,于是有下式:

lcr数字电桥工作原理及使用方法

  此式为一相量关系式。如使用相敏检波器(PSD)分别测出Ux和Ur对应于某一参考相量的同相量分量和正交分量,然后经模数转换(A/D)器将其转化为数字量,再由计算机进行复数运算,即可得到组成被测阻抗Zx的电阻值与电抗值。

lcr数字电桥工作原理及使用方法

  平衡式电桥测试原理

  从图中的线路及工作原理可见,数字电桥只是继承了电桥传统的称呼。实际上它已失去传统经典交流电桥的组成形式,而是在更高的水平上回到以欧姆定律为基础的测量阻抗的电流表、电压表的线路和原理中。

  LCR数字电桥的使用方法

  1、加电

  首先将电源线带IEC一端接到电桥左后方的IEC插座上,另一端插入合适的电源插座上,搬动电桥左后方的船形开关,即使电桥通电。通电后,显示器、量程及功能指示器随之变亮。电桥可自动置于电感、电容测量档,并联等效及1KHz频率状态。正常情况下,内部电路加电几秒钟后即能稳定,便可进行测量。

  2、被测元件的接入方法

  ⑴通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内,而接入特殊柔性引线的元件时,应借助夹板离合器进行,该离合装置位于测试夹的正下方。

  ⑵接入轴向引线元件时,为避免扭折引线,可采用轴向转接头,先把这两个配件分别插入测试夹的两端,再将其间距调正到适合元件测量的位置,然后便将轴向引线元件插入两端的配件夹内。

  ⑶在轴向转接头必需相当牢固定的场合,如在测量大量的同类元件时,需采用支撑板。安装支撑板:首先把轴向转接头调整到适当的位置上,然后将支撑板悬置于轴向转接头上方,让每个轴向转接头穿过支撑板上的槽缝,放好支撑板,将固定螺钉对准电桥面板上的螺孔,最后上紧螺钉。注意:安装时不易将螺钉拧得过紧。

  注意:本电桥虽能够对充电电容接入测试进行防护,但最好应将充电电容经适当电阻放电后才进行测量。

  使用中注意读数显示器与量程指示

  (1)测量值在4位7段LED显示器上显示。小数点可自动移位,在某些测量中测量值将不用全部4位显示。这是因为电桥具有鉴别显示位是否稳定,对于那些确认不稳定位将不予显示。

  (2)在电桥能提供±0.25%±1个字的基本准确度的测量条件下,读数通常常用全部4位显示。量程指示器在读数显示器的右侧,电桥可根据被测元件的实际值,自动显示在某一单位上。注意:因Q值是无量纲的,因此在显示Q值时,量程指示LED不会发亮。

  (3)低准确度提示当电桥显示不能达到基本准确度的数值时,电桥仍进行测量,但将通过量程指示器中相应的单位LED每秒闪一次来指示测量为低精度。此时如果适当改变控制功能,便能够改进测量准确度,这种情况仪器将自动通过闪亮相应的控制按键上的LED来提示。

  (4)串--并联提示虽然电桥具有显示串联或并联等效值的选择性,但在不利的Q值情况下,用上述两种方式均不可能获得基本准确度。当需要改动某一显示方式以便提高基本准确度时,电桥将通过闪亮串联或并联指示发光二极管,来提示这一变化。若出现这种情况,按一下“SER--PAR”键,便可改变显示方式,从而提高测试准确度。

  (5)频率提示200?F~2000?F的电容,200H~2000H的电感,测量频率在100Hz只能获得基本准确度。同样,200pF~2nF的电容和200?H~2mH的电感,只有在1KHz测量频率上才能获得基本准确度,若用户在不能取得最佳精度的频率上,对上述范围的元件进行测量,电桥将通过闪亮频率指示LED来指示用户应改变测试频率。电桥在不适当的频率上测量,不能获得基本准确度。

lcr数字电桥工作原理及使用方法

  LCR数字电桥的结构

  1. 测试夹:被测元件由此接入;

  2. 读数显示器:测量值由 4 位 7 段 LED 显示器显示;

  3. 量程指示:显示被测量的单位 (单位右侧的小方块为红色 LED 指示灯);

  4. 功能控制按键:测量控制按键由 6 个功能键组成(每个按键内的小方块为红色 LED 指示灯);

  5. 电源输入插座;

  6. 电源开关。

  LCR数字电桥作用

  LCR数字电桥可提供稳定的6位测试分辨率,10Hz-300kHz的频率范围、0.01V-2.0V可编程信号电平、高达30次/秒的测量速度、9级精细量程、恒定的30Ω或100Ω源内阻及灵活人性的操作方式,可满足生产线质量保证、进货检验及实验室。

  LCR数字电桥可用于计量测试部门对阻抗量具的检定与传递,以及在一般部门中对阻抗元件的常规测量。很多数字电桥带有标准接口,可根据被测值的准确度对被测元件进行自动分档;也可直接连接到自动测试系统,用于元件生产线上对产品自动检验,以实现生产过程的质量控制。80年代中期,通用的误差低于0.1%的数字电桥有几十种。数字电桥正向着更高准确度、更多功能、高速、集成化以及智能化程度方面发展。

lcr数字电桥工作原理及使用方法

  LCR数字电桥应用对象

  无源元件:电容器、电感器、磁芯、电阻器、变压器、芯片组件和网络元件等的阻抗参数测量。

  半导体元件:电容器、电感器、磁芯、电阻器、变压器、芯片组件和网络元件等的阻抗参数测量。

  其它元件:印制电路板、继电器、开关、电缆、电池等的阻抗评估。

  介质材料:塑料、陶瓷和其它材料的介电常数的损耗角评估。

  磁性材料:铁氧体、非晶体和其它磁性材料的导磁率和损耗角评估。

  半导体材料:半导体材料的介电常数,导电率和C-V特性。

  液晶材料:液晶单元的介电子常数、弹性常数等C-V特性。


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