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数字电桥原理介绍

数字电桥原理介绍
      数字电桥采用数字技术测量阻抗参数的电桥。数字技术是将传统的模拟量转换为数字量,再进行数字运算、传递和处理等。
      1972年,国际上首次出现带微处理器的数字电容电桥,它将模拟电路、数字电路与计算机技术结合在一起,为阻抗测量仪器开辟了一条新路。
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:
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。80年代中期,通用的误差低于0.1%的数字电桥有几十种。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。


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