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1、2023/5/25,1,第3章 阻抗(电阻、电容、电感)的测量,电子信息学院杨 友 平,2023/5/25,2,3.1 电桥法,3.1.1 惠斯顿电桥,图3-1-1 普通的惠斯顿电桥,1、输出阻抗(或内阻)Z0,2、电桥开路()输出电压U0,3、负载电压为,4、输出为0平衡电桥交流电桥平衡必须同时满足两个条件：,实部相等,虚部相等,说明：常用于电阻、电感、电容元件参数的测量。,2023/5/25,3,3.1.2 平衡电桥法,图3-1-2 平衡电桥法测电阻,一、测电阻,2023/5/25,4,图3-1-3 测电容电桥,二、测电容,2023/5/25,5,图3-1-4 测电感的电桥,三、测电感,2
2、023/5/25,6,3.1.3 不平衡电桥法,图3-1-5 电阻传感器电桥的实例,一、直流不平衡电桥常用于电阻传感器电桥,2023/5/25,7,结论：1、恒流源供电的优点：1电桥从恒压源供电改为恒流源供电，可以减小和消除非线性。2恒流源供电比恒压源供电更能消除温度变化的影响。2、差动电桥（差动式电阻传感器接在横跨电源的相邻两臂）优点：1提高灵敏度 2消除非线性 3消除温度误差,2023/5/25,8,图3-1-6 两种交流电桥,二、交流不平衡电桥,Z1=R1、Z2=R2时,Z1=jL1、Z2=jL2时,Z1jC1，Z21/jC2时,图R1=R2时,2023/5/25,9,图3-1-7 有源
3、电桥,三、有源电桥 图3-1-7,（b）,（a）,（c）（d）,2023/5/25,10,3.2 阻抗电压转换法,3.2.1 欧姆法（恒流法）,图3-2-1 电阻电压转换基本电路,（a）,（b）,2023/5/25,11,图3-2-2 自举式R-U转换器,2023/5/25,12,图3-2-3 恒流桥式R-U转换器,A3为同相放大器，增益为10，可由RP3调整。,2023/5/25,13,图3-2-4 反馈电阻式R-U转换器,2023/5/25,14,3.2.2 比例运算法,图3-2-5 比例运算法测量电路,（a）,（b）,（c）,2023/5/25,15,3.2.3 差动脉冲调宽法,图3-2
4、-6 差动脉冲调宽电路,2023/5/25,16,图3-2-7脉冲调宽波形,C1和C2为差动电容传感器，通常取R1=R2，此时输出电压为,R1和R2为电阻传感器，通常取C1、C2为固定电容，且C1=C2，此时,2023/5/25,17,图3-2-8 差动电感脉冲调宽电路,L1和L2为差动电感传感器的两个电感,取R1=R2,2023/5/25,18,3.3 阻抗频率转转换法,3.3.1 调频法,图3-3-1 调频电路,一、LC正弦振荡器 适用于电感、电容式传感器,（电感）,（电容）,2023/5/25,19,图3-3-2 差频电路,二差频电路,2023/5/25,20,3.3.2 积分法,图3-
5、3-3 电阻频率转换器,2023/5/25,21,（a）,（b）,2023/5/25,22,3.4 阻抗数字转换法,3.4.1 电阻数字转换法,图3-4-1 单斜积分型,2023/5/25,23,图3-4-2 双斜积分型,积分电容 用以消除运放A1A2失调电压的影响 RN标准电阻 Rx被测电阻,2023/5/25,24,积分器输出波形与双积分A/D相似，只是将Ux换成IRx，将UR换成IRN 初始阶段，S1、S4、S5闭合，,定时积分阶段（T1），S3闭合，对IRx积分，,定压积分阶段（T2）,S2闭合，对IRN积分。,2023/5/25,25,时间数字转换 图3-4-2电路中各开关由计数器逻
6、辑电路控制。在定时积分阶段（T1）计数器对计时脉冲（周期为Tc）计数，从0计数到满度值，即。在定压积分阶段（T2），计数器从0开始对计时脉冲计数，当比较器输入电压又返回e3，比较器动作，计数器停止计数。此时的计数结果为,故电阻量化单位是,2023/5/25,26,3.4.2 电感、电容数字转换法,图3-4-3 同步分离法测量阻抗原理图,一、阻抗电压变换器,2023/5/25,27,图3-4-4 阻抗电压变换器,电感电压变换器,电容电压变换器,2023/5/25,28,二、相敏检波器,1、组成原理,两输入信号同相（或）时，输出为 两输入信号正交（）时，输出为0,设,2023/5/25,29,2、输出电压,三、A/D转换实部A/D转换 Nr与rx（或Gx）成正比虚部A/D转换 Nx与Lx（或cx）成正比,
