0408090118李亚芳〔文献综述121130082213〕.doc

PAGE  PAGE 7 毕业设计文献综述 （2013 届） （简易RLC测量系统的设计） 学生姓名 李亚芳 学 号 0408090118 系 别 信息与电子系 专业班级 自动化0901 指导教师 庞章炯 填写日期 2012-11-3 简易RLC测量系统的设计 摘要 本文简单的介绍了简易RLC测量系统的发展趋势，并且系统性地分析和介绍了目前常用的简易RLC测量系统的设计及其原理和控制方法。常用的有电桥法、谐振法及伏安法三种测量方法。本文主要介绍一种基于以上方法创新的谐振测量法。 关键词 简易RLC；测量；控制 1 简易RLC测量系统的发展 智能化测量仪器的出现，极大地扩充了传统测量仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。而测量仪器的发展趋势是向着智能化，智能仪器是近年仪器科学发展的一个重要分支。RLC测量仪是一种以单片机为基础的自动测量电阻R、电感L、电容C等参数的智能元件参数测量仪器。 电阻R、电容C、电感L 是最常见的电子元器件, RLC参数是电子线路实验室及其它电子电气类实验室经常处理的参数, RLC 参数测量是常见的实验室操作。RLC参数的高精度测量亦可广泛用于电阻、电感、电容的参数测量和元件筛选，还可用于电路板分立元件在线参数测量与分析。随着工程技术要求的提 高，对RLC测量仪的测量精准度以及性能稳定性提出了更高的要求。 2 研究方向 RLC是电子系统中的基本原件，其参数的精度影响了电路的性能及指标。目前．测量电路参数R、L和C的仪表种类多种多样．其方法也不尽相同。这些方法都有其实用性，但是随着工程技术要求的提高，它们的弊端也越来越明显。 常见的RLC测量方法有电桥法、谐振法及伏安法。 2.1 电桥法 电桥法是能同时测量电器元件R、L、C最典型的方法。电阻R可用直流电桥测量，电感 、电容C可用交流电桥测量。通过调节阻抗使电桥平衡，根据平衡条件及一些已知的电路参数就可以求出被测参数。用这种测量方法，参数的值还要通过联立方程求解，调节电阻值一般只能手动，电桥平衡的判别亦难以用简单的电路实现。这样，电桥法不易实现快速自动测量。 而半平衡电桥法是指电桥不需完全调平衡, 仅利用局部平衡就可快速测量复阻抗中某一分量的方法。 ?? 图1 半平衡桥电路 2.1.1电感测量 图2 电感测试向量图 (l) 以Rs两端电压为参考电压,调节抽头位置使得与正交,此时比例系数为m ; (2) 以输入信号为参考电压,调节抽头位置使得与正交,此时比例系数为n； 测试电感各参量由以下三式给出: 2.1.2电容测量 (l) 以电容两端电压为参考电压,调节抽头位置使得与正交,此时比例系数为m。 (2) 以输入信号为参考电压,调节抽头位置使得与正交,此时比例系数为n； 图3 电容测试向量图 测试电容各参量由以下三式给出: 2.1.3电阻测量 对于电阻所有电压电流为同向或反向, 此时只需测量几为0 的时的比例系数m； 图4 电阻测试向量图 待测电阻值可由下式计算 2.2 谐振法 谐振法采用由了RC振荡器和电容三点式振荡器。将待测参数信号转换为频率信号的方法，便于单片机进行信号采集。同时频率信号不易受到环境温度的影响。图5为谐振法测量RLC系统框图 图5 系统框图 2.2.1 电容C、电阻R测量方法 对电容、电阻进行测量的基本原理是利用RC振荡，采用“脉冲计数法”，具体做法是用电容三点式振荡电路与555电路构成多谐振荡电路，并产生一定的频率，然后通过测量频率信号得出电容和电阻的信息。 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为 (1)1Ω≤R100Ω：拨码开关1、8选通,选取：R=40Ω；C=0.5μF； ；对应的频率范围为：llkHz ≤47 kHz； (2)100Ω≤Rx10 kΩ：拨码开关2、7选通,选取：R=330Ω；C=O.2μF； ；对应的频率范围为：320Hz≤11．3 kHz； (3)10kΩ≤R1MΩ：拨码开关3、6选通,选取：R=2lkΩ；C=3.3nF； ；对应频率范围为：215Hz≤9．27 kHz； 设置R1=R2，得出 ，即：。 图6(a)为电阻测量电路，图6(b)为电容测量电路。 图6(a) 电阻测量电路 图6(b) 电容测量电路 2.2.2 电感 电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。三点式电路是指：LC回路中与发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的，另外一个电抗元件必须为异性质的，而与发射极相连的两个电抗元件同为电容时的三点式电路，成为电容三点式电路。