LCR數(shù)字電橋原理

LCR數(shù)字電橋是屬于線纜電性能檢測范疇，不同于燃燒試驗機、拉力試驗機等，提到數(shù)字電橋，傳統(tǒng)的說法都是能夠測量電感，電容，電阻，阻抗的儀器，但是隨著社會的不斷進步，尤其是現(xiàn)代模擬和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，早期的電橋法測阻抗也已經(jīng)被淘汰，但是，LCR數(shù)字電橋的叫法卻一直沿用至今，但其名字的真正原因是電橋內(nèi)部安裝微處理器，今天，宇諾小編想跟大家分享一下LCR數(shù)字電橋工作原理：

L：電感（為了紀(jì)念物理學(xué)家HeinrichLenz），C：電容（Capacitor），R：電阻（Resistance），數(shù)字電橋就是能夠測量電感，電容，電阻，阻抗的儀器，數(shù)字電橋的測量對象為阻抗元件的參數(shù)，包括交流電阻R、電感L及其品質(zhì)因數(shù)Q，電容C及其損耗因數(shù)D。因此，又常稱數(shù)字電橋為數(shù)字式LCR測量儀。其測量用頻率自工頻到約100千赫?；緶y量誤差為0.02%，一般均在0.1%左右。

數(shù)字電橋原理如圖所示。圖中DUT為被測件，其阻抗用Zx表示，Rr為標(biāo)準(zhǔn)電阻器。切換開關(guān)可分別測出兩者的電壓Ux與Ur，于是有下式：

Zx=Ux/Ix=Rr*Ux/Ur

此式為一相量關(guān)系式。如使用相敏檢波器（PSD）分別測出Ux和Ur對應(yīng)于某一參考相量的同相量分量和正交分量，然后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）器將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再由計算機進行復(fù)數(shù)運算，即可得到組成被測阻抗Zx的電阻值與電抗值。

從圖中的線路及工作原理可見，數(shù)字電橋只是繼承了電橋傳統(tǒng)的稱呼。實際上它已失去傳統(tǒng)經(jīng)典交流電橋的組成形式，而是在更高的水平上回到以歐姆定律為基礎(chǔ)的測量阻抗的電流表、電壓表的線路和原理中。

數(shù)字電橋可用于計量測試部門對阻抗量具的檢定與傳遞，以及在一般部門中對阻抗元件的常規(guī)測量。很多數(shù)字電橋帶有標(biāo)準(zhǔn)接口，可根據(jù)被測值的準(zhǔn)確度對被測元件進行自動分檔；也可直接連接到自動測試系統(tǒng)，用于元件生產(chǎn)線上對產(chǎn)品自動檢驗，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。

選擇LCR數(shù)字電橋關(guān)心的主要方面

A）測量準(zhǔn)確度

測量準(zhǔn)確度是反映儀器性能的主要指標(biāo)之。確切了解所需儀器的準(zhǔn)確度是準(zhǔn)確評價元件優(yōu)劣的關(guān)鍵。一般地，儀器準(zhǔn)確度應(yīng)比測量元件的技術(shù)指標(biāo)高3—5倍。更為重要的是．通常儀器樣本或其它宣傳資料給出的是在某種條件下的最高準(zhǔn)確度，這是最能產(chǎn)生混淆之處，應(yīng)了解被測量元件在測量頻率下呈現(xiàn)的阻抗在對應(yīng)該測量條件下的儀器準(zhǔn)確度是否滿足測量要求。

B）測試信號頻率與電平

測試頻率、電平是元件檢測需確定的首要參數(shù)，也是反映元件要素相關(guān)性的最重要內(nèi)容，對正確選擇LCR電橋是極為重要的，

C）儀器價位

購買儀器前，應(yīng)確定需要儀器的性能和功能，將購買預(yù)算進行估算。一般地，儀器定價是根據(jù)頻率準(zhǔn)確度、性能等要素綜合確定的。經(jīng)過近幾年的努力，國產(chǎn)LCR電橋的技術(shù)和工藝水平與國外先進水平的差距已大大縮短。相同檔次的國產(chǎn)儀器與進口相比價格相差2-6倍。

LCR數(shù)字電橋的選購方法

a）LCR數(shù)字電橋可以使用兩種等效電路模式來測量L、C或R：并聯(lián)和串聯(lián)，如下表：

b）電容的電路模式的選擇

小電容：：小電容可產(chǎn)生大電抗，這意味著相比之下并聯(lián)電阻（Rp）的影響明顯大于串聯(lián)電阻（Rs）的影響。與容抗相比，Rs表示的電阻值的影響可忽略不計，所以應(yīng)使用并聯(lián)電路模式（Cp-D或Cp-G）。

大電容：測量涉及大電容值（低阻抗），則Rs比Rp更重要，所以應(yīng)使用串聯(lián)電路模式（Cs-D或Cs-Q）。

c）電感的電路模式的選擇

大電感：給定頻率下的電抗相對較大（與小電感的電抗相比），所以并聯(lián)電阻比串聯(lián)電阻更重要。因此，并聯(lián)等效電路模式（Lp-D、Lp-Q或Lp-G）更為適用。

小電感：對于小的電感值，電抗變得相對較?。ㄅc大電感的電抗相比），所以串聯(lián)電阻分量更重要。因此，串聯(lián)等效電路模式（Ls-D或Ls-Q）更適用。

d）以下經(jīng)驗法則可用于根據(jù)電容或電感阻抗大小來選擇電路模式：

阻抗大于約10kΩ使用并聯(lián)電路模式。

阻抗小于約10Ω使用串聯(lián)電路模式。

阻抗在兩值之間根據(jù)電容器或電感器制造商的建議進行選擇。

LCR數(shù)字電橋選型表