技术文章

Technical articles

当前位置:首页技术文章电阻电容电感测试仪的设计与制作

电阻电容电感测试仪的设计与制作

更新时间:2015-12-25点击次数:2757
前言  
电阻、电容、电感测量仪是实验室及工程中经常遇到的常用仪器。而目前现有RCL测量仪,测量范围较窄。而且它对于大电容、电感及小电容、电感的测量精度不够高、智能化程度不够好,仪器极其昂贵,限制了普通电子实验人员的使用。随着单片机技术的发展,电阻、电容、电感的测量精度要求越来越高。可以实现仪表测量的自动化,并能进行数据分析处理,以达到仪表的高可靠性、高精度和多功能。本设计提出了一种利用MCS51系列的STC89C52RC单片机和DDS函数信号发生器来实现自动电阻、电容、电感的测量、Q值等。精度高,范围宽,能显示信号频率、电压、测量时间、并有存储功能,此仪器还可以完成对其它参数的测量。    
1.方案比较、论证与选择  1.1 电阻、电感、电容测量方案比较、论证与选择  (1)电桥法:具有较高的测量精度,被广泛采用,现已派生出许多类型。但电桥 法测量需要反复进行平衡调节,测量时间长,很难实现快速的自动测量。  (2)谐振法:要求较高频率的激励信号,一般不容易满足高精度的要求。由于测 试频率不固定,测试速度也很难提高。  (3)伏安法:zui经典的方法,它的测量原理来源于阻抗的定义。即若已知流经被 测阻抗的电流相量并测得被测阻抗两端的电压,则通过比率便可得到被测阻 抗的相量。显然,要实现这种方法,仪器必须能进行相量测量及除法运算. 综合考虑,方案(3)综合性能优于其它两中方案,能在稳定的正弦波信号源下较为的测出待测元件的电阻、电容和电感的值。所以从测量速度和测量精度双重方面考虑,方案(3)满足测量准确度要求,且电路原理简单,连线方便,成本很低。故本设计电阻、电容和电感测量网络采用方案(3)。    
1.2 信号发生器方案比较、论证与选择  (1)石英晶体振荡电路:频率计振幅稳定性较好,比较适合作为波形发生器。但波形发生频率由晶振频率决定,频率不便于调节。本设计要求信号连续可调,故不能达到要求。      (2)传统的直接频率合成技术(DS):该类方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中zui高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致其结构复杂、体积庞大、成本昂贵,而且容易产生过多杂散分量。     (3)锁相环式频率合成器(PLL):该类技术具有良好窄带跟踪特性,可选择所需频率信号,抑制杂散分量,且省去大量滤波器,有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是个惰性环节,锁定时间较长,因而频率转换时间较D长,且由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等) 都难以定量控制。  (4)直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer):该类方法具有高频率稳定度,可达2的n次方个频点(N为相位累加器位数)、高频率分辨率、频率纯度高以及极短的频率转换时间(可达us量级)、输出相位噪声低,对参考频率源的相位噪声有改善作用。此外,全数字化结构便于集成,输出相位连续,频率、相位和幅度均可实现程控,体积小、重量轻,能够实现任意波形。

粤公网安备 44030902000434号