2019年3月12日星期二

LCR測試儀的功能與正確使用方法



  用LCR測試儀來測量零部件的參數時,其關鍵問題在於測量誤差交流功率計。首先是LCR測試儀本身LCR測試儀的內部誤差,還存在各種各樣的原因,而與試樣的連接所引起的誤差,就是其中之一。

  由於LCR測試儀的型號不同,可能的連接方法也會有區別,在此我們整理一下五種連接方法的各自特點。一般來說,連接方法越麻煩,越能准確地進行測量。

  2端子法 雖然連接容易,但是由於接觸電阻、連接電纜的串聯阻抗(r)、連接電纜以及端子之間的雜散電容(Cs)會引起較大的誤差,如果不是中等數量級的阻抗,那麼測量誤差就會比較大。

  3端子法 對測試電纜和試樣進行屏蔽,通過抑制雜散電容,減少對於高阻抗零部件的測量誤差安規測試儀。 主要可用於測量較小的電容量。

  4端子法 設置獨立的電壓檢測電纜,以消除由於測試電纜的串聯阻抗所引起的電壓降和接數位電錶觸電阻的影響等,是一種減少低阻抗零部件的測量誤差的方法。需要考慮由於電纜之間的互電感(M)所產生的影響。 如果使用在一個夾子上有2個相互絕緣的電極的開耳芬夾子,那麼用2個夾子可以容易地進行4個端子的連接。

LCR測試儀的作用


  數字電橋可用於計量測試部門對阻抗量具的檢定與傳遞,以數位電錶及在一般部門中對阻抗元件的常規測量。很多數字電橋帶有標准接口,可根據被測值的准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,用於元件生產線上對產品自動檢驗,以實現生產過程的質量控制。80年代中期,通用的誤差低於0、1%的數字電橋有幾十種。數字電橋正向著更高准確度、更多功能、高速、集成化以及智能化程度方面發展。

  電容C,電感L,電阻R是電子LCR測試儀工程師在產品安規測試儀設計中最常用的電子元器件。作為常見的小小的被動器件,確影響著電路的參數,也直接牽扯的電子產品的優劣。所以對於每個元器件(電容/電感/電阻),我們要了解其特性參數,也需要時刻准確測量到這些參數。

  LCR測試儀就是用來測試元器件(電容/電感/電阻)參數的。在一般情況下,電阻只要測量其直流電阻值就可以了,這樣可以使用萬用表(例GDM-8261A)或者電阻測試儀(例GOM-802),另外固緯電子LCR-8000G系列也具有直流電阻測量功能。與普通電阻不同,交流功率計對於電感和電容,就需要采用交流方式來測量。LCR測試儀就是采用交流電進行測量。對於交流電而言,電壓V與電流I的比值是阻抗Z,直流方式下的電阻R只需用‘大小’來表示,而阻抗Z確包含了‘大小’和‘相位’兩個要素,在數學上用復數和矢量來表示。

LCR測試儀原理



  數字電橋的測量對像為阻抗元件的參數,安規測試儀包括交流電阻R、電感L及其品質因數Q,電容C及其損耗因數D。因LCR測試儀此,又常稱數字電橋為數字式LCR測量儀。其測量用頻率自工頻到約100千赫。基本測量誤差為0、02%,一般均在0、1%左右。

  數字電橋原理如圖所示。圖中DUT為被測件,其阻抗用Zx表示,Rr為標准電阻器。切換開關可分別測出兩者的電壓Ux與Ur,於是有下式:

  平衡式電橋測試原理

  平衡式電橋測試原理

  數位電錶Zx=Ux/Ix=Rr*Ux/Ur

  此式為一相量關系式交流功率計。如使用相敏檢波器(PSD)分別測出Ux和Ur對應於某一參考相量的同相量分量和正交分量,然後經模數轉換(A/D)器將其轉化為數字量,再由計算機進行復數運算,即可得到組成被測阻抗Zx的電阻值與電抗值。[2]

  從圖中的線路及工作原理可見,數字電橋只是繼承了電橋傳統的稱呼。實際上它已失去傳統經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的測量阻抗的電流表、電壓表的線路和原理中。

LCR測試儀的作用及使用前的注意事項



  電容C,電感L,電阻R是電子工程師在LCR測試儀產品設計中最常用的電子元器件。作為常見的小小的被動器件,確影響著電路的參數,也直接牽扯的電子產品的優劣。所以對於每個元器件(電容/電感/電阻),我們要了解其特性參數,也需要時刻准確測量到這些參數。

  LCR測試儀就是用來測試元器件(電容/電感/電阻)參數的。在一般情況下,電阻只要測量其直流電阻值就可以了,這樣可以使用萬用表或者電阻測試儀。LCR測試儀就是采用交流電進行測量。對於交流電而言,電壓V與電流I的比值是阻抗Z,直流方式下的電阻R只需用‘大小’來表示,而阻抗Z確包含了‘大小’和‘相位’兩個要素,在數學上用復數和矢量來表示。

  對於使用LCR測試儀來測試器件,我們要重點注意以下幾點:

  1、選擇正確的測試條件。元器件廠商給出安規測試儀的器件參數值所代表的是在規定的測量條件下能達到的性能,以及允許出現的偏差值。

  2、選擇合適測量治具數位電錶。測量治具也是LCR測試儀的重要組成部分,對於封裝方式多交流功率計樣化的元器件,LCR也有多種測量治具選擇。

  3、正確的零點校正。LCR測試儀的零點漂移會隨著測試條件的變換或者是測試治具的不同而產生改變,所以開路以及短路的零點校正非常必要。所以LCR測試儀都有開路和短路校正的設置。