CN106645965A - 一种测量rlc参数的方法 - Google Patents

一种测量rlc参数的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106645965A
CN106645965A CN201710004736.XA CN201710004736A CN106645965A CN 106645965 A CN106645965 A CN 106645965A CN 201710004736 A CN201710004736 A CN 201710004736A CN 106645965 A CN106645965 A CN 106645965A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measurement
rlc
signal
precision
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710004736.XA
Other languages
English (en)
Inventor
周金治
吴兴铨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201710004736.XA priority Critical patent/CN106645965A/zh
Publication of CN106645965A publication Critical patent/CN106645965A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种RLC参数的新算法的测量方法，在现代测控系统中，往往要对RLC参数进行实时测量，其精度的高低对系统的功能有决定性的影响[1]。元器件在不同频率测试下，尤其是高频段，其性能和指标都会发生变化[2]。传统的测量方式都是模拟式，有伏安法、电桥法、谐振法等，其精度差，测量频率低，无法满足高频下对元器件的测量。随着对测试频率要求的提高，基于伏安法的半桥平衡法成为了主流方式，提高了测量的准确度。可是在相位关系的处理上，所有可查文献都直接计算出相位，过程繁杂，影响了测量系统的精度。本文提出了一种可以避免直接计算相位的算法。本发明提出了一种基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值的测量RLC参数方法，与目前使用的方法相比，测量精度高，实用性强。

Description

一种测量RLC参数的方法
技术领域
本发明涉及RLC参数测量技术领域，涉及电子、嵌入式、电路等相关技术，特指一种基于伏安法侧阻抗原理的测量RLC参数方法。
背景技术
在现代测控系统中，往往要对RLC参数进行实时测量，其精度的高低对系统的功能有决定性的影响。元器件在不同频率测试下，尤其是高频段，其性能和指标都会发生变化。传统的测量方式都是模拟式，有伏安法、电桥法、谐振法等，其精度差，测量频率低，无法满足高频下对元器件的测量。随着对测试频率要求的提高，基于伏安法的半桥平衡法成为了主流方式，提高了测量的准确度。可是在相位关系的处理上，所有可查文献都直接计算出相位，过程繁杂，影响了测量系统的精度。本文提出了一种可以避免直接计算相位的算法。
为此，本发明提出了一种可以避免直接计算相位的算法技术，用于RLC参数的测量。该方法基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值，从而避免了繁杂的相位差计算，在简便的基础上又提高了测量精度。
发明内容
本发明是为了传统的测量方式，如模拟式，有伏安法、电桥法、谐振法等，其精度差，测量频率低，无法满足高频下对元器件的测量不足，提出一种效率更高、精度更高的RLC参数测量方法。该方法通过矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值，从而避免了繁杂的相位差计算，在简便的基础上又提高了测量精度。
本发明进行冰形轮廓测量的步骤包括：S1：RLC参数测量原理；S2：矢量信号的处理；S3：通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理；S4：测量系统组成；
在步骤S1中，典型的半桥平衡电路如图1所示，为限流电阻，待测阻抗，为标准精密电阻，G为虚地点。将输入信号送入半桥电路，利用运放A的虚地特性，调节桥臂电阻，使与被侧阻抗相匹配以实现半桥电路的平衡。同时取出被侧阻抗两端信号和标准电阻两端信号，它们具有相同的频率（测试频率），即：
（1）
和分别为信号和的有效值，和分别为信号和的初相位。
对正弦信号电路而言，直接用三角函数进行运算时相当复杂的，工程中常常采用向量法来分析正弦电流电路，不仅简化了运算步骤，还将瞬时值的微分方程变为向量的代数方程。向量法是以复数表示正弦函数作为基础的。
设有信号，具有角频率和初相位，U为它的有效值，根据欧拉公式有，为复指数函数，而为表示正弦信号的向量。
设向量和分别为正弦信号和的矢量电压，因此图1可转化成矢量电路，如图2所示。因此：
（1）
其中，，为信号和的初相位之差。
通过对信号和的处理，可以实现电阻和电抗的分离，即有：
（2）
在实际电路中，主要考虑电感的导线损耗和电容的介质损耗的影响因素，测量电路模型为图3，为待测电感，为导线损耗阻抗，为待测电容，为介质损耗阻抗。
电感的品质因素和损耗系数分别为:
（3）
电容的品质因素和损耗系数分别为：
（4）
由公式（2）（3）（4）可知，RLC参数的测量和被侧阻抗两端信号和标准电阻两端信号相关联。因此，RLC参数的测量可以转化为对信号和的测量和处理。
步骤S2中矢量信号相位差的处理，首先要描述下连续信号相位差的处理原理，设有两个的正弦信号和，它们具有相同的角频率，周期T。
（5）
、分别为、的有效值，、分别为、的初相位。则：
（6）
其中，，。
因为，因此有
（7）
由公式（5）可看出，为常量，而虽然为变量，但余弦函数在一周期内的积分为0。因此假设，周期为。则其均值
。设信号和的初相位之差为，因此：
（8）
由公式（2）可知，我们只需要知道的余弦和正弦，具体取什么值无需知道。从泰勒级数的结果来看是有很大误差的。因此，本文在这里做了改进，无需测量，直接利用的余弦来计算。即：
（9）
由可求出相位差正弦。
步骤S3中通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，采样序列相位差的处理。
当信号和经过单片机的同步A/D采样后的到离散序列。其采样序列可表示为：
其中，和分别为序列的有效值。
（10）
设， ，因此
（11）
（12）
（13）
可见，信号和相位之差可转化为对和的采样信号和的处理。
此外，测量中为匹配电阻，是已知量。在采样点足够且满足奈圭斯特定律的情况下，可认为。因此通过公式（10），信号和的有效值和同样可转化为和的采样信号的处理。
步骤S4：通过微处理器MCU对信号，同步A/D采样获得序列，由内置的硬件乘法器将采样信号进行乘法运算获得信号。通过MCU的内部运算和控制，可求出RLC的阻抗并显示。
本发明提出的基于伏安法侧阻抗原理的测量法利用摄像机成像原理，通过通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，只需计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，从而避免计算信号相位差的繁杂过程。用这种方法来测量RLC参数时只需要计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，测量时的计算也比传统的方法简单，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值如。这样有效地避免避免计算信号相位差的繁杂，并且测量精度高，实用性强。
本发明有益效果是。
1、本发明提出的冰形轮廓测量方法是基于伏安法侧阻抗原理，通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，只需计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，从而避免计算信号相位差的繁杂过程。测量精度高，实用性强。
2、本发明是基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值。
附图说明
图1为半桥电路测量原理图。
图2为半桥电路测量矢量图。
图3品质因素和损耗系数测量电路图。
图4为系统原理框图。
具体实施方式
半桥电路测量原理图如图1所示为限流电阻，待测阻抗，为标准精密电阻，G为虚地点。将输入信号送入半桥电路，利用运放A的虚地特性，调节桥臂电阻，使与被侧阻抗相匹配以实现半桥电路的平衡。
系统框图如图2所示：通过对信号和的处理，可以实现电阻和电抗的分离.
系统模块示意图如图3所示：在实际电路中，主要考虑电感的导线损耗和电容的介质损耗的影响因素，测量电路模型为图3，为待测电感，为导线损耗阻抗，为待测电容，为介质损耗阻抗。
关键结构示意图如图4所示：通过微处理器MCU对信号，同步A/D采样获得序列，由内置的硬件乘法器将采样信号进行乘法运算获得信号。通过MCU的内部运算和控制，可求出RLC的阻抗并显示。

Claims (3)

1.一种基于伏安法侧阻抗原理的测量RLC参数方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：RLC参数测量原理；S2：矢量信号的处理；S3：通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理；S4：测量系统组成。
2.根据权利要求1所述的RLC参数测量的新方法，其特征在于，基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值。
3.根据权利要求1所述的RLC参数测量的新方法，其特征在于，基于伏安法侧阻抗原理，通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，只需计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，从而避免计算信号相位差的繁杂过程；测量精度高，实用性强。
CN201710004736.XA 2017-01-04 2017-01-04 一种测量rlc参数的方法 Pending CN106645965A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710004736.XA CN106645965A (zh) 2017-01-04 2017-01-04 一种测量rlc参数的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710004736.XA CN106645965A (zh) 2017-01-04 2017-01-04 一种测量rlc参数的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106645965A true CN106645965A (zh) 2017-05-10

Family

ID=58842602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710004736.XA Pending CN106645965A (zh) 2017-01-04 2017-01-04 一种测量rlc参数的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106645965A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109374971A (zh) * 2018-09-25 2019-02-22 北京工业大学 基于嵌入式系统的兆赫兹阻抗测量计
CN114520674A (zh) * 2022-04-20 2022-05-20 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张军等: "基于虚拟仪器的RLC参数测量", 《仪器仪表学报》 *
张学文等: "RLC阻抗特性的测量两种实验方法比较", 《湖北师范学院学报(自然科学版)》 *
徐玓等: "基于虚拟仪器技术的LCR测试仪的设计", 《广西轻工业》 *
田佳: "RLC数字电桥的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109374971A (zh) * 2018-09-25 2019-02-22 北京工业大学 基于嵌入式系统的兆赫兹阻抗测量计
CN109374971B (zh) * 2018-09-25 2020-12-04 北京工业大学 基于嵌入式系统的兆赫兹阻抗测量计
CN114520674A (zh) * 2022-04-20 2022-05-20 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102998525B (zh) 单相多功能电能计量电路及其电表自动校准方法
CN107728094A (zh) 电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法
CN106066425B (zh) 一种阻抗测量装置及其实现校准补偿的方法
CN102879639A (zh) 一种电力系统中频率的实时测量方法
CN106872900B (zh) 一种基于相敏检波器的电池内阻测试电路
CN110865238B (zh) 一种基于准谐波模型采样算法的交流电阻测量方法及装置
CN110031680A (zh) 一种系统侧谐波阻抗估计方法和系统
CN106645965A (zh) 一种测量rlc参数的方法
CN104155521A (zh) 相位差的确定方法和装置
CN105372498B (zh) 用于暂态电流测定的分流器阻抗参数确定方法
CN106199476B (zh) 一种v型线性阻抗稳定网络耦合和去耦特性确定方法
CN109709395A (zh) 基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法
CN109752597B (zh) 一种电感引线补偿装置及方法
CN105388348B (zh) 一种增强型自动平衡桥及其实现开环补偿的方法
CN111896849A (zh) 一种考虑非均匀介质的油纸绝缘性能分析方法及装置
CN104483577B (zh) 一种电力线路参数准确度的测定方法
CN111141785A (zh) 一种土壤电阻率测量装置、方法和存储介质
CN106443549A (zh) 一种用于校准电池内阻测试仪的模拟交流电阻装置
CN104698425A (zh) 一种电能表直流偶次谐波试验的负载自动匹配方法
CN102313878A (zh) 一种高准确度互感器负荷箱校准装置
CN108693407A (zh) 一种误差最小的参考电阻对优选的阻抗谱测量方法
CN114609430A (zh) 一种交流电方向测试电路
CN105092980B (zh) 一种输入输出阻抗智能化测试方法
CN106199285A (zh) 任意交流载波下的电容特性测量设备及其测量方法
CN103197153B (zh) 一种基于矢量三角形的电容电感参数测量电路及其测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170510

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication