本發(fā)明涉及一種RLC測(cè)量電路，尤其涉及一種基于自由軸法的RLC測(cè)量電路。

背景技術(shù)：

伏安法的測(cè)量原理為：采用阻抗的定義，分別測(cè)量流過(guò)RLC的矢量電流和RLC阻抗兩端的矢量電壓，再計(jì)算其比率即得被測(cè)的阻抗矢量。要實(shí)現(xiàn)這種測(cè)量方法，要求儀器能進(jìn)行矢量測(cè)量和矢量除法運(yùn)算，因此采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)RLC測(cè)量。伏安法測(cè)RLC 參數(shù)，必須選擇好相位坐標(biāo)軸的參考方向，使相敏檢波器的輸出就是被測(cè)電壓矢量在坐標(biāo)軸上投影。

關(guān)于伏安法的相位參考基準(zhǔn)方法，有固定軸法和自由軸法2 種。其中，固定軸法要求要求坐標(biāo)軸必須固定確保參考信號(hào)與被測(cè)信號(hào)之間精確的相位關(guān)系，硬件電路實(shí)現(xiàn)比較困難。自由軸法則嚴(yán)格要求被測(cè)參數(shù)矢量在x,y 坐標(biāo)軸上投影準(zhǔn)確正交，而相敏檢波器的相位參考基準(zhǔn)（x,y 坐標(biāo)軸）可以任意選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決用手工萬(wàn)用表進(jìn)行絕緣性測(cè)試時(shí)的費(fèi)時(shí)費(fèi)力、精確度低、方法形勢(shì)單一的缺點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于自由軸法的RLC測(cè)量電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

測(cè)量電路主要由正弦波振蕩器OSC、半橋測(cè)試回路、有源整器D1、比較器COMP、兩路相敏檢波器和移相電路參數(shù)校電路、ICL7135 雙積分A/D 轉(zhuǎn)換器以及89C51單片機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。

所述相敏檢波器所需的0°、90°、180°相位基準(zhǔn)信號(hào)可采用74LS74 來(lái)實(shí)現(xiàn)，再通過(guò)鍵盤開關(guān)的不同切換，可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)等效和并聯(lián)等效測(cè)量方式。半橋測(cè)試回路輸出的信號(hào)通過(guò)兩路相敏檢波器PD1 和PD2 進(jìn)行矢量分量，再由雙積分A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行除法運(yùn)算及A/D 轉(zhuǎn)換， 最后送到單片機(jī)處理顯示出測(cè)試結(jié)果。

所述串、并聯(lián)等效電容的轉(zhuǎn)換由按鍵開關(guān)及電子開關(guān)組合完成。

所述電容測(cè)量，對(duì)于小容量電容（2pF 以下），采用并聯(lián)等效方式進(jìn)行測(cè)量；對(duì)于大容量電容（2pF 以上），采用串聯(lián)等效方式測(cè)量。

所述的電感測(cè)量采用串聯(lián)等效方式。

所述的電阻測(cè)量在200 kΩ 以下采用串聯(lián)等效方式，200 kΩ 以上采用并聯(lián)等效方式。

本發(fā)明的有益效果是：

基于自由軸法的RLC測(cè)量電路硬件電路簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快、準(zhǔn)確度高，克服了原有測(cè)試方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化測(cè)量，為部隊(duì)的裝備測(cè)試與保養(yǎng)帶來(lái)了便利。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是測(cè)量電路原理圖。

圖2是電容測(cè)量等效電路。

圖3是電感測(cè)量等效電路。

圖4是電阻測(cè)量等效電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1，測(cè)量電路主要由正弦波振蕩器OSC、半橋測(cè)試回路（由電壓取樣支路A1、電流取樣支路A2、量程電阻R4 組成）、有源整流器D1、比較器COMP、兩路相敏檢波器（PD1、PD2）和移相電路(φ1,φ2,φ3)、ω2參數(shù)校電路A3、ICL7135 雙積分A/D 轉(zhuǎn)換器以及89C51單片機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。

如圖1，串、并聯(lián)等效電容的轉(zhuǎn)換由S1、S2按鍵開關(guān)及電子開關(guān)SK1、SK2組合完成。

如圖1，采用并聯(lián)等效時(shí)，有源整流器D1的輸入接到半橋電壓支路A1上，振蕩器供給半橋測(cè)試回路恒壓的正弦波激勵(lì)信號(hào)。采用串聯(lián)等效時(shí)，有源整流器D1的輸入接到半橋電壓支路A2上，振蕩器供給半橋測(cè)試回路恒流的正弦波激勵(lì)信號(hào)。

如圖2，測(cè)量小電容C_P時(shí)，采用并聯(lián)等效電路。這時(shí)移相器φ₁接成-90°移相，參數(shù)計(jì)算公式為：

Y＝G+jωC_P

I＝-V₁(G+jωC_P)

V₂＝-IR₃＝V₁R₃(G+jωC_P)＝V₁R₃G+jV₁R₃ωC_P

電容時(shí)的測(cè)量結(jié)果為：雙積分A/D的輸出讀數(shù)N等于輸入端U_i與U_r的比值。

如圖3，測(cè)量電感L_X時(shí)，采用串聯(lián)等效電路。參數(shù)計(jì)算公式為：

V₁＝I(R_S+jωL_X)＝IR_S+jIωL_X

V₂＝-IR₃

U_i＝|V₁j|R_eK_P＝IωK_PL_X

U_r＝|V₂|K_dα＝IR₃K_dα

電感的測(cè)量結(jié)果為：雙積分A/D 的輸出讀數(shù)N 等于輸入端U_i與U_r的比值。

如圖4，測(cè)量電阻R_X時(shí)，采用串聯(lián)等效電路。參數(shù)計(jì)算公式為：

V₁＝IR_X

V₂＝-IR₃＝-(V₁/R_X)R₃

U_i＝V₁K_P＝IR_XK_P

U_r＝|V₂|K_dα＝(V₁/R_X)R₃K_dα

電阻的測(cè)量結(jié)果為：雙積分A/D的輸出讀數(shù)N等于輸入端U_i與U_r的比值。