LCR测试仪(电桥)原理介绍与使用方法
一、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:
平衡式电桥测试原理
Zx = Ux/Ix = Rr * Ux/Ur
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。
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。
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。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。
TH2839,TH2839A系列阻抗分析仪
二、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。
3.使用中注意读数及测量条件显示
⑴仪器的6位显示不一定全部是有效显示,在某些测量中测量数据的未尾值可能跳动较大,应舍去这些跳动数值,读取其稳定值。
(2)一般使用自动量程进行测量,以保证选择到正确的量程,操作到手动方式可以观察实际工作量程。应用于同批同种测量元件的批量测试时,可以选择量程锁定模式工作。
(3)串--并联指示
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,电桥通过下标s表示串联,下标p表示并联。
(4)频率提示
200μF~2000μF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200μH~2mH的电感,只有在1KHz测量频率上才能获得基本准确度,因此获得最佳测试性能,应选择最合适的测试频率。
(5)测试电平显示
高K陶瓷电容或高导磁磁性电感器等,对测试信号电平的大小较为敏感,不同的测试电平会产生相异的测量结果。同时,测试电平越低,测量稳定性越差。