主要的阻抗测量方法
一主要的阻抗测量方法有哪些？
阻抗测量一般是指电阻、电容、电感及相关的Q值、损耗角、电导等参数的测量。在阻抗测量中，测量环境的变化，信号电压的大小及其工作频率的变化等，都将直接影响测量的结果。例如，不同的温度和湿度，将使阻抗表现为不同的值，过大的信号可能使阻抗元件表现为非线性，特别是在不同的工作频率下，阻抗表现出的性质会截然相反，因此在阻抗测量中，必须按照实际工作条件(尤其是工作频率)进行。
阻抗的测量方法主要分为模拟测量法和数字测量法。集总参数元件的测量主要采用电压-电流法、电桥法和谐振法。依据电桥法制成的测量仪总称为电桥，电桥主要用来测量低频元件。Q表是依据谐振法制成的测量仪器，Q表主要用来测量高频元件。阻抗的数字测量法有自动平衡电桥法；射频电压电流法；网络分析法等。现代的低频阻抗测量仪器一般都使用自动平衡电桥法。内含微处理器的各种智能化LCR测量仪已成为阻抗测量仪器的发展主流。
阻抗测量有多种方法，必须首先考虑测量的要求和条件，然后选择最合适的方法，需要考虑的因素包括频率覆盖范围、测量量程、测量精度和操作的方便性。没有一种方法能包括所有的测量能力，因此在选择测量方法时需折衷考虑。应在测试频率范围内根据它们各自的优缺点选择正确的测试方法。
电桥法测量阻抗的工作原理是什么?
电桥法是采用模拟法测量阻抗值，其基本工作原理是四臂电桥电路，电路原理如图2.47所示。
图2.47 电桥法测量阻抗原理
图中Z1，Z2，Z3，Zx为电桥的四臂的阻抗，其中Zx为所要测量的阻抗。整个电桥由信号源供电，G为电桥的平衡指示器。当电桥桥路平衡时，Uab=0，桥臂平衡指示器上无电流流过。电桥的平
衡条件为
二三 (2.63)
当桥路中有三个桥臂已知时，待测量阻抗才可以求得。
谐振法测量阻抗的工作原理是什么?
谐振法也是模拟测量阻抗值得一种方法，是利用调谐回路的谐振特性而建立的阻抗测量方法。测量线路简单方便，在技术上的困难要比高频电桥小。它的原理图如图2.48所示。
图2.48 谐振法测量阻抗原理 谐振法测量阻抗的相关公式见式(2.36)，(2.37)，(2.38)。可以看出测量电路也是由模拟电路构
成。
(2.64)
(2.65)
(2.66)
矢量伏安法测量阻抗的工作原理是什么?
伏安法可用图2.49的原理电路来说明。
图2.49 伏安法测量阻抗原理
图中Io是恒流源，为已知量;Zs是标准电阻，也是已知量(为计算方便一般选为实电阻);被测阻抗Zx与Zs相串联。分别测出Zx与Zs两端的矢量电压Ux和Us，便可通过计算得到待测阻抗，见式(2.67)。
(2.67)
上述测量实际上是先分别测出各个矢量电压的两个分量，然后再通过一系列运算得到被测值Zx的数值。显然，上述测量单纯用电子线路来完成是很不方便的。计算机技术进入测量仪器以后，可以充分利用计算机存储记忆、计算以及灵活的控制功能，方便地获取Us和Ux的各标量并存入内存，迅速计算其结果，实现快速的自动测量，从而使伏安法这一古典方法获得了新的生命力。
上述三种的阻抗测量方法各有什么优缺点?
电桥法具有较高的测量精确度，因而被广泛采用，目前电桥已派生出很多类型。但电桥法需要反复进行调节，测量时间长，因而很难实现快速的自动测量。
谐振法要求有较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度测量的要求，且由于测试频率不固定，测试速度也很难提高。
矢量伏安法是是采用数字测量技术，充分利用计算机的处理能力，进行虚实部的分离的测量，矢量伏安法测量阻抗能够充分利用数字信号处理的方法，通过对数字芯片进行简单的硬件连接，用软件编程的方法进行数字滤波和阻抗值的计算，避免了用模拟电路测量阻抗连接电路繁琐，抗干扰性差的缺点。
电压与阻抗的测量技术与方法
电压与阻抗的测量技术与方法 一、测量特点 （一）电压测量 （1）频率范围宽 除直流外，交流电压的频率从Hz（甚至更低）~Hz。 （2）电压范围广 ①微弱信号：心电医学信号、地震波等，纳伏级（V）； ②超高压信号：电力系统中，数百千伏。 （3）电压波形的多样化 电压信号波形是被测量信息的载体。 各种波形：纯正弦波、失真的正弦波、方波、三角波、阶梯波。 （4）测量精度的要求差异很大：~。 （5）测量速度的要求差异很大 ①静态测量：直流（慢变化信号），几次/秒； ②动态测量：高速瞬变信号，数亿次/秒（几百MHz）； ③精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。 （6）被测电路的输出阻抗匹配 在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。 ①直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分压，使测量结果偏小。如：采用电压表与电流表测量电阻，当测量小电阻时，应采用电压表并联方案；当测量大电阻时，应采用电流表串联方案； ②交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。 （7）抗干扰性能：工业现场测试中，存在较大的干扰。 （二）阻抗测量 ①保证测量条件与工作条件尽量一致；测量时所加的电流、电压、频率、
环境条件等必须尽可能接近被测元件的实际工作条件，否则，测量结果很可能无多大价值； ②了解RLC的自身特性；在选用RLC元件时就要了解各种类型元件的自身特性。例如，线绕电阻只能用于低频状态；电解电容的引线电感较大；铁芯电感要防止大电流引起的饱和。 二、测量原理 （一）电压测量 ①绝对误差 ②相对误差 要减少误差，就必须使电压表的输入电阻远大于。 （二）阻抗测量 三、测量方法 （一）电压测量的分类 ①交流电压的模拟测量方法 表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和平均值。以有效值测量为主。 方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）→直流电流→驱动表头→指示。 ②数字化直流电压测量方法 模拟直流电压→A/D转换器→数字量→数字显示（直观）→数字电压表（DVM），数字多用表（DMM）。 ③交流电压的数字化测量
特征阻抗
一、50ohm特征阻抗 终端电阻的应用场合：时钟，数据，地址线的终端串联，差分数据线终端并联等。 终端电阻示图 B.终端电阻的作用： 1、阻抗匹配，匹配信号源和传输线之间的阻抗，极少反射，避免振荡。 2、减少噪声，降低辐射，防止过冲。在串联应用情况下，串联的终端电阻和信号线的分布电容以及后级电路的输入电容组成RC滤波器，消弱信号边沿的陡峭程度，防止过冲。 C.终端电阻取决于电缆的特性阻抗。 D.如果使用0805封装、1/10W的贴片电阻,但要防止尖峰脉冲的大电流对电阻的影响，加30PF的电容. E.有高频电路经验的人都知道阻抗匹配的重要性。在数字电路中时钟、信号的数据传送速度快时，更需注意配线、电缆上的阻抗匹配。 高频电路、图像电路一般都用同轴电缆进行信号的传送，使用特性阻抗为Zo＝150Ω、75Ω的同轴电缆。 同轴电缆的特性阻抗Zo，由电缆的内部导体和外部屏蔽内径D及绝缘体的导电率er 决定：
另外，处理分布常数电路时，用相当于单位长的电感L和静电容量C的比率也能计算，如忽略损耗电阻，则 图1是用于测定同轴电缆RG58A/U、长度5m的输入阻抗ZIN时的电路构成。这里研究随着终端电阻RT的值，传送线路的阻抗如何变化。 图1 同轴传送线路的终端电阻构成 只有当同轴电缆的特性阻抗Zo和终端阻抗FT的值相等时，即ZIN＝Zo＝RT称为阻抗匹配。 Zo≠RT时随着频率f，ZIN变化。作为一个极端的例子，当RT＝0、RT＝∞时可理解其性质(阻抗以，λ/4为周期起伏波动)。 图2是RT＝50Ω(稍微波动的曲线)、75Ω、dOΩ时的输人阻抗特性。当Zo≠RT时由于随着频率，特性阻抗会变化，所以传送的电缆的频率特上产生弯曲.
阻抗特性
https://www.360docs.net/doc/cd621991.html,微机继电保护仪 阻抗特性 本测试模块主要是针对距离保护的动作特性，搜索其阻抗动作边界。可以搜索出圆特性、多边形特性、弧形以及直线等各种特性的阻抗动作边界。本测试模块提供了“单向搜索”和“双向搜索”两种不同的搜索方式。如下图所示： ●可搜索圆、多变形，及其它阻抗特性图 ●依提示设定定参数，由软件能画出大概的图形，方便与搜索的图形对照 第一节界面说明 测试项目 每次试验只能选择“阻抗边界搜索”、“Z（Ｉ）特性曲线”或“Z（V）特性曲线”中的一个项目进行试验。 ●故障类型提供了各种故障类型，用于测试各种类型距离保护。对接地型距离继电器应选择单相接地故障，对相间型距离保护，应选择相间故障。 ●计算模型有“电流不变”和“电压不变”两种计算模型。选择“电流不变”时，在下面的方框内可以设置短路电流，软件根据短路电流和短路阻抗计算出相应的短路电压；选择“电压不变”时，在下面的方框内可以设置短路电压，软件根据短路电压和短路阻抗计算出相应的短路电流。 ●搜索方式有“单相搜索”和“双向搜索”两种方法。详细介绍请参考“差动保护”章节的相关说明。“分辨率”只对双向搜索方式有效，它决定了双向搜索方式的测试精度。 ●故障触发方式在“时间控制”触发方式下，软件按“故障前延时”—“最
https://www.360docs.net/doc/cd621991.html,微机继电保护仪 大故障时间”—“测试间断时间”这样的顺序循环测试，详细说明请参考“线路保护”章节的有关说明。 ●最小动作确认时间在“最大故障时间”内，保护多段可能动作。如果保护动作的时间小于“最小动作确认时间”，则尽管是保护的动作信号，软件也不予认可，因可能是其他段抢动。这个时间专门用来在“双向搜索”方式下，躲开某段阻抗动作。例如，要搜索Ⅱ段阻抗边界，“双向搜索”方式下扫描点肯定会进入Ⅰ段阻抗范围，而Ⅰ段的动作时间较Ⅱ段要短，从而造成Ⅰ段保护抢动。 ●故障方向依据保护定值菜单进行设置，适用于方向性阻抗保护。 ●零序补偿系数若做接地距离继电器的试验，要注意正确设置零序补偿系数，请参考“线路保护”章节的有关说明。 ●自动设定搜索线参数在“整定参数”页中有这个按钮，点击此按钮后，软件会根据所设定的整定阻抗自动计算出搜索线的长度以及搜索中心。可以在“搜索阻抗边界”页面中查看。 搜索阻抗边界 选择“搜索阻抗边界”测试项目时，需设置 放射状扫描线，如右图所示。扫描线的设置参照 以下方法： ●扫描中心扫描中心应尽可能设置在保护的 理论阻抗特性图的中心位置附近。扫描中心可以 直接输入数据，也可以用鼠标直接点击选择扫描 中心。修改扫描中心后，坐标系的坐标轴将自动 调整，以保证扫描圆始终在图形中心位置，即扫 描中心在图形中心。 ●扫描半径扫描半径应大于保护阻抗整定值 的一半，以保证扫描圆覆盖保护的各个动作边界。搜索时是从非动作区（扫描线外侧点）开始扫描。试验期间，如果发现在扫描某条搜索线的外侧起点时，保护 就动作了，则说明这条扫描线没有跨过实际的阻抗 边界，即整个搜索线都在动作区内，不符合“每条 搜索线都应一部分在动作区内，另一部分在动作区 外”的原则。这时，请适当增大“扫描半径”。 ●扫描步长只对“单向搜索”方式有效，直接影 响“单向搜索”方式时的测试精度。
阻抗测试方法
成品阻抗测试方法： 1、仪器设置： 网络分析仪：CENTER：200MHz SPAN：2MHz（视被测电缆的长度进行设定）MEAS：S12 或S21 FORMA T：Phase 直通校准 注意：校准完毕为一条数值为零的直线，SPAN更改不同的数值需要重新校准。 2、电容测量仪测试电容值。（数值现实稳定可以读取数值）。 3、相位差的测量： 网络分析仪连接被测电缆，显示相位值，按照以下方式进行读取数值： 打开菜单MARKER SERACH，target value设置为0，打开multi target search , 记录两个标记点的频率值（注意：选择红圈内数值最接近的标记点）。 如上图所示：应选择标记点1、2。 δf=(f m -f n )/m-n 4、按照特性阻抗的公式： 平均特性阻抗=1000/(δf*c) δf单位为MHz, C为测量的电容值：单位nf。 注意事项：1、测试频率差时被测电缆的接头状态必须和测试电容的接头状态保持一致。 2、target value设置为0，以避免产生误差。 3、保证校准状态有效。
相对传播速度的测量方法： 1：相对传播速度的定义：信号在介质中的传播速度与自由空间的传播速度之比。 2、仪器的设置： 网络分析仪进行测试： CENTER：200MHz SPAN：1MHz MEAS：S12 或S21 FORMA T：Group delay 直通校准 校准后为一条数值为零的直线。 3、连接被测电缆，打开Marker Factions ，将统计功能打开。读取平均值即为延迟时间t。 4、按照下列公式计算相对传播速度： V =L/(t?c) ?100% V：相对传播速度。L：电缆的实际长度（米）c=3.0?108米/秒 t ：延迟时间（秒）。 电缆相位及电长度测试及计算方法： 1、仪器的设置： 网络分析仪设置： CENTER：要求测试频点SPAN：10MHz（或者按照通知单要求设置起始终止频率）MEAS：S12 或S21 FORMA T：Extend Phase 直通校准 校准后为一条数值为零的直线。 2、连接被测电缆，读取要求频率点的数值。
交流阻抗实验报告
正弦交流电路中的阻抗和频率特性研究 1、实验目的 1）加深对正弦交流电路的KVL 定律认识。 2）学习正弦交流电路中阻抗的测量方法。 3）掌握L c X X 、阻抗频率特性测量方法。 2.实验原理及步骤 （1）测量阻抗 1）用“向量法”测量空心电感线圈两端的阻抗Lr Z ，如图3-1所示，r 是电感线圈的直流电阻。输入电压的频率在200~300Hz 中任选两个，分别测量计算。 测量出R U 、Lr U 的值，选取R U 作为参考相量，做出回路的向量图。相量图如图3-2所示。显然，θ满足Lr R Lr R U U U U U 2cos 2 2 2-+=θ。通过计算θ从而求出L U 、r U 的 值进而可求出电阻电感值。 2）按下图所示电路，从a ，b 端口用“向量法”测量内带电容的阻抗ab Z ，输入电压的频率在1~3kHz 中任选两个，分别测量计算。 Lr U U R U θ r U U 图3-2 电感阻抗测量电路向量图 图3-1 测量阻抗电路原
测量出R U 、Cr U 以及I 的值，选取Cr U 为参考相量，作出由回路的向量图。相量图如图3-4所示,同理，通过求出θ角可得到电容阻抗值。 （2）测量频率特性 测量L X 、C X 阻抗频率特性，做频率特性曲线。 1）点测—L X f 特性。自选电感（L ：50~400mH ）与电阻R 串联（R ：200Ω~1k Ω）自拟表格，做—L X f 特性曲线（f 从50Hz~3kHz ）。 2）点测—C X f 特性。自选电容（C ：0.1~2μF ）与电阻R 串联（R ：200Ω~1k Ω）自拟表格，做—C X f 特性曲线（f 从50Hz~3kHz ）。 （3）观察电压、电流相位关系 如图3-5、3-6所示，用示波器分别观察下面电感、电容中电压、电流相位。 图3-5 电感阻抗测量电路 I U 图3-2 电容阻抗测量电路向量图 图3-3 电容阻抗测量电路原理图 R Cr U 2+ -
阻抗测量完整解决方案
是德科技 LCR 表、阻抗分析仪 和测试夹具 材料、半导体和元器件测试及在线测量解决方案 选型指南
使用作为行业标准的仪器， 成功完成阻抗测量 过去的半个多世纪中，惠普、安捷伦和是德科技不断创新，为业界提供了卓越的阻抗分析产品。无论研发、生产、质控、进货检查或者其他应用，能够帮助客户成功完成任务是我们最大的荣耀。从阻抗分析仪到全面的测试附件，我们将一如既往地为您提供完整解决方案，满足您的需求。选择是德科技阻抗测量解决方案，实现业务成功。是德科技提供： 卓越的产品性能：是德科技产品可提供同类产品中更出 色的精度和可重复性，以及超快的测量速度。表 1 中列出的三种阻抗测量解决方案可满足不同的测量需求。 全面的解决方案：是德科技的阻抗分析仪产品系列可在 从 5 Hz 到 3 GHz 的频率范围内执行测量，使您能在十分广阔的范围内根据测量需求做出更好的选择。本选型指南为您概括 介绍可以选择的所有产品和附件。 适合应用所需的频率范围： 是德科技产品提供出色的性能，而且丰富的频率选件可以经济的价格满足您的需求。您可以选择更适合自身应用的频率范围，也可以灵活选择各种频率升级选件。您可以用少量投资只购买当前所需的性能，而后再根据需求变化进行升级。 专业技术：是德科技在提供阻抗测量解决方案方面拥有几十 年的经验。多年的经验和持续的技术创新已经融入是德科技各种 LCR 表和阻抗分析仪的设计和制造过程当中。是德科技还有大量相关的技术资料，帮助您更加正确高效地完成各种测量任务（这些资料的清单在第 15 页列出）。 应用范围十分广泛的先进测量技术 图 1 是 Keysight LCR 表和阻抗分析仪所使用的不同测试技术的比较，正如您所看到的那样，每一种技术都有其特别的测量优势： –自动平衡桥法的阻抗测量范围最宽，典型的测量频率在 20 Hz 到 120 MHz 之间，这项技术适用于低频和通用测试。 100M 10M 1M 100K 10K 1K 100101100m 10m 1m 是德科技阻抗分析仪/LCR 表测量方法比较 10% 精度范围 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G 测量频率范围（Hz ） 阻抗测量范围（Ω） 自动平衡桥法 I-V RF I-V 图 1. 阻抗分析仪/LCR 表的阻抗测量技术
元件阻抗特性测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除元件阻抗特性测定实验报告 篇一：电路基础实验实验十一_R、L、c元件阻抗特性的测定 实验十一R、L、c元件阻抗特性的 测定 实验成员：班级：整理人员： 实验十一R、L、c元件阻抗特性的测定 一、实验目的 1．验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定R~f，xL~f 与xc~f特性曲线。2．加深理解R、L、c元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1．在正弦交变信号作用下，电阻元件R两端电压与流过的电流有关系式 u?RI 在信号源频率f较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值信号源频率无关，其阻抗频率特性
R~f如图9-1。 如果不计线圈本身的电阻RL，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为电感，有关系式 ? ? ?? u L ? jxI感抗x L L ?2?fL 感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性xL~f如图9-1。 在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式 u ? c ?? jx c
I容抗 ? xc? 12?fc 容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性xc~f如图 9-1. c f 图9-1 图9-2 2．单一参数R、L、c阻抗频率特性的测试电路如图9-2所示。 途中R、L、c为被测元件，r为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R、 L、c元件两端电压uR、uL、uc，流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r得到。 3．元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ ~f。 用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法。 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器YA和Yb两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现
PCB阻抗测量技术
PCB阻抗测量技术 安捷伦科技（中国）有限公司：孙灯亮 PCB传输线的特征阻抗和差分阻抗 现代的智能手机，计算机，通信设备等电子产品都内含复杂的PCB，这些PCB上的传输线负责把各种芯片连接在一起，并进行互相通信。 图1 现代高速电路中的传输线互连 衡量PCB上传输线的最重要指标是特征阻抗，或叫特性阻抗，简称阻抗。PCB传输线的特征阻抗不是直流电阻，它属于长线传输中的概念。在高频范围内，信号传输过程中，信号边沿到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个瞬态电流I，而如果信号的瞬态电压为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一 个电阻，大小为，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗。信号在传输的过程 中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。 图2 传输线用等效的集中参数电路RLCG描述 传输线的特征阻抗主要与传输线的结构有关系。把传输线分成一小段一下段，如图2所示，每一段用等效的集中参数RLCG电路表示，传输线即可用电报方程来表达： 电报方程的通解为： 其中：
为传播常数 为特征阻抗由于R, G 远小于jwL，jwC，所以通常所说的特征阻抗或阻抗是指： 这个是最终的特征阻抗公式，从公式中可见，传输线的特征阻抗只与寄生电感和寄生电容有关，而与频率没有关系，单位也直接用欧姆来表示。 寄生电感和寄生电容与传输线结构和介电常数有关，而介电常数与频率也有一些关系，所以特征阻抗与频率也有微弱的关系。 PCB中常见的几种传输线结构如图3所示。 图3 PCB中常见的单端传输线结构 微带线指的是处于PCB板外层的线路。微带线的电场穿透两种不同的介电质，相对较难控制阻抗。空气的介电常数较PCB为低，所以整体微带线的等效介电常数较低（约为2）。信号在微带线上的传输速率较快（约为每英寸145ps）。因为在微带线分布在PCB的表面，可以节省层数进行高密度布线，但是较容易受到干扰。 带状线是指处于PCB板内层的线路。带状线的电场只在PCB的范围内，相对较易控制阻抗。带状线周围介质的介电常数较高（约为 4.4），信号传输速度相对较慢（约为每英寸185ps）。因为在PCB的里面，所以不容易受干扰。 图4 微带线和带状线电场和磁场分布 对于微带线或带状线，都有如下特征：阻抗与走线宽度和走线厚度成反比；阻抗与叠层
实验十 RLC电路的阻抗特性分析
实验十 RLC 电路的阻抗频率特性分析 一实验目的 1、掌握交流电路中电阻、电容和电感的阻抗与频率的关系。 2、加深理解三个元件的电压与电流相位关系。 3、观察RLC 串联谐振现象，了解谐振电路特性，加深其理论知识的理解。 二 实验原理 1、R 、L 、C 元件的阻抗频率特性 正弦交流信号包含最大值、频率和初相位，在正弦稳态交流电路中，通过元件的电流有效值和加于该元件两端电压有效值之间的关系U =f （I ），称为元件的交流伏安特性，每个元件不仅讨论电压、电流有效值关系，还要观察两者相位之间的关系。 线性电阻欧姆定律的相量形式为：U RI = 。说明电阻两端电压的有效值与流过电流的有效值成正比，R 大小与频率无关，相位差为0，即同相位。 （2）电容 线性电容电压电流关系的相量形式为：1U j I C ω=- 。表明电容两端电压有效值与流过电流有效值关系为1 U I C ω=，相位差为-90 ，即电流超前电压90度。 （3）电感 线性电感的电压电流关系的相量形式为：U j LI ω= 。说明电感两端电压的有效值与流过电流的有效值关系为U LI ω=，相位差为90 ，即电压超前电流90度。 正弦稳态电路中，RLC 元件的阻抗频率特性曲线如图10-1所示。 图10-1 R 、L 、C 元件的阻抗频率特性曲线
RLC串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流I也随频率f而变。交流电压 S U（有效值）的角频率 为ω，则电路的阻抗为 1 () Z R j L C ω ω =+-， 阻抗的模：Z= 阻抗的幅角 1 arctan L C R ω ω ? - =，即该电路总电压与电流的相位差。 图10-3（a）、（b）分别为RLC串联电路的阻抗、相位差随频率的变化曲线。 图10-3（a）z f -曲线图10-3（b）f ?-曲线 由曲线图可以看出，存在一个特殊的频率 f，特点为： （1）当 f f <时，0 ?<，电流相位超前于电压，整个电路呈电容性； （2）当 f f >时，0 ?>，电流相位滞后于电压，整个电路呈电感性； （3）当 1 L C ω ω -=时，即 ω= f=时，阻抗Z R =，此时0 ?=，表明电路中电流I和电压U同相位，整个电路呈现纯电阻性。
实验5 阻抗特性
实验5 R、L、C单个元件阻抗频率特性测试 一、实验目的 1、掌握交流电路中R、L、C单个元件阻抗与频率间的关系,测绘R-f、X L-f、X C-f特性曲线。 2、掌握交流电路中R、L、C元件各自的端电压与电流间的相位关系。 3、观察在正弦激励下,R、L、C三元件各自的伏安关系。 二、实验设备 1、电路分析综合实验箱 2、低频信号发生器 3、双踪示波器 三、实验内容 图5、1 测试电路如图5、1所示,R、L、C三个元件分别作为被测元件与10Ω采样电阻相串联,其中电阻R =2kΩ,电感L =2、7mH,电容C = 0、1μF,信号源输出电压的有效值为2V。 1、测绘R、L、C单个元件阻抗频率特性曲线 1)按照图5、1接好线路。注意:信号源输出电压的幅度须始终保持2V有效值,即每改变一次输出电压的频率,均须监测其幅度就是否为2V有效值。 2)改变信号源的输出频率f如表5、1所示,利用示波器的自动测量功能监测2通道信号
的电压有效值,并将测量数据填入表中相应位置。 3)计算通过被测元件的电流值I AB 以及阻抗的模Z ,并填入表5、1 中相应位置。 BC AB BC 10U I I == S AB AB 2U Z I I == 4)在图5、2上绘制R 、L 、C 单个元件阻抗频率特性曲线,要求:将三条曲线画在同一坐标轴中。 表5、1 f (K Hz) 10 20 30 40 50 U S (V ) 2 U BC (mV ) R L C I AB (mA ) R L C Z (K Ω) R L C 图5、2 2、 R 、L 、C 单个元件的相位测量
1)测试电路不变,信号源的输出电压有效值为2V ,输出频率为10kHz 。 2)在示波器上观察R 、L 、C 三个元件各自端电压与电流的相位关系,将波形存储到U 盘,课后打印并贴在图5、3上相应方框处。 3)计算R 、L 、C 三个元件各自的相位差 ,并用文字描述R 、L 、C 三个元件各自电压、 电流的相位关系。 R : 360?=?=CD AB Φ 结论: L : 360?=?=CD AB Φ 结论: C : 360?=?=C D AB Φ 结论:
阻抗的测量
第三章 阻抗的测量 3.1 电桥法 3.1.1 惠斯顿电桥 一、电路特性 图3-1-１ 1、输出阻抗(或内阻) Z 0 ()()3412 012341234 ////Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z =+= +++ 2、电桥开路(∞→L Z )输出电压U 0 ()(). . . 132414012341234Z Z Z Z Z Z U U U Z Z Z Z Z Z Z Z ??-=-= ? ++++?? 3、负载电压为 .. 0L L L Z U U Z Z =+ 二、电桥电源 1、 直流供电电桥――直流电桥 U 、U 0为直流，Z 1~Z 4只能为电阻 2、 交流供电电桥――交流电桥 U 、U 0为交流，Z 1~Z 4可为电阻、电感、电容 三、电桥输出 1、输出为0――平衡电桥（常用于电阻、电感、电容元件参数的测量） 平衡条件 4231Z Z Z Z ?=?或2134Z Z Z Z = Z i =R i +jX i (i=1,2,3,4)的交流电桥平衡必须同时满足两个条件： 31314242X X R R X X R R -=-（实部相等） 31314242R X X R X R R X +=+ （虚部相等） 2、输出不为0――不平衡电桥（常用于电阻式、电感式、电容式传感器测量， 即把被测阻抗转换为电压进行测量） 3.1.２ 平衡电桥法 一、测电阻 图3－1－２ 1 32 x R R R R = ? 通常是先大致调整比率R 1/R 2，再调整标准电阻R 3，直至电桥平衡，此时即可从 标准电阻R 3的读数，按上式求得被测电阻Rx 的值。
二、测电容 图3－1－3 1、电容的串联电阻式 324x R R R R = ? 423 x R C C R =? 22tan 2x D fC R δπ== 根据被测电容的范围，选取R 3，然后调节R 4和R 2使电桥平衡，从R 2、R 4 刻度读Cx 和损耗因数Dx 值。 2、电容的并联电阻式 423x R C C R = ? 324x R R R R =? 22 1 tan 2fC R δπ= 三、测电感 1、测量低Q 值(Q<10)电感 图3－1－4(a) 2、测量高Q 值(Q>10)电感 图3－1－4(b) 23x L R R C = 23 x R R R R = Q R C ω= 根据被测电感范围选取R 3，反复调节R 2和R 使指示器读数为最小，这时 即可从R 2刻度上直读Lx ，从R 刻度上直读Rx 值。 3.1.3不平衡电桥法 1、恒流源供电的优点： 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。
R、L、C元件阻抗特性的测定
电路理论基础实验报告 实验十一R、L、C元件阻抗特性的测定 刘健阁指导教师杨智 中山大学信息科学与技术学院广东省广州市510006 实验时间地点： 2014年5月6日中山大学东校区实验中心C103 实验操作人： 刘健阁（学号13348073）、乐云天、雷弛 （此实验报告由刘健阁撰写，乐云天、雷弛另行独自撰写实验报告） 实验目的： 1. 验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定R～f , X L～f与X C～f特性曲线。 2. 加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。 实验原理： 1. 在正弦交变信号作用下，电阻元件R两端电压与流过的电流有关系式U=RI 在信号源频率f较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值与信号源频率无关，其阻抗频率特性R～f如图11-1。 如果不计线圈本身的电阻RL，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为纯电感，有关系式U L= jX L I感抗X L=2πfL 感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X L～f如图11-1。 在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式 U C=－jX C I容抗X C=1/2πf c 容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X C～f如图11-1
2. 单一参数R、L、C阻抗频率特性的测试电路如图11-2所示。 图中R、L、C为被测元件，r为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R、L元件两端电压U R、 U L、U C，流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r得到。 3. 元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ～f。 用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法： 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器Y A和Y B两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图11-3所示，荧光屏上得不平方向一个周期占n格，相位差m格，则实际的相位差φ（阻抗角）为φ=m×(360/n)。 实验设备： 1. 函数信号发生器 1 2. 交流毫伏表 1 2. 双踪示波器 1 3. 实验电路元件R、L 1 DGJ-05 实验内容及步骤： 1. 测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性 实验线路如图11-2所示，取R=1KΩ，L=10mH，C =1μF，r=200Ω。通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦波信号接至输入端，作为激励源u，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U=3V，并在整个实验过程中保持不变。 改变信号源的输出频率从200Hz逐渐增至50Hz（用频率计测量），分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表分别测U R、U r、U L、U r；U C、U r，并通过计算得到各频率点时的R、X L与X C之值，记入表中。
阻抗测量
人体阻抗的测量原理 阻抗信号的测量通常借助于置于体表的电极系统，向收件对象注入低于兴奋阈值的恒定交流电流，同时检测相应的电压变化，获得被测组织的阻抗信息。《多路独立人体阻抗测量和信号分析》 一般的生物阻抗信号测量系统包括4个部分：恒定交流电流源，信号拾取，放大及解调部分和阻抗信号分析处理部分。目前常用的检测系统工作过程如下：首先用一对电极把恒流源产生的电流注入被检测的生物组织，同时使用另一对电极拾取在电流激励下被检组织产生的电压、经放大、解调后传送给信号处理部分；信号分析处理的主要任务是提取复合信号中有意义的部分，用于临床诊断和生理参数计算。 根据上述检测方法以及有关生物学原理表明：1）可以认为检测到的电压信号与恒流源注入交流信号频率相同，，其峰值包络维阻抗信号的描记； 图1 皮肤的结构 1.皮肤阻抗的特性及其物理机制 皮肤的结构示意图( 图 1 ) 中， 皮肤的最外层是表皮 ， 包括角质层， 其中有汗腺孔 ， 下面是真皮及皮下组织， 其中有大量血管。由于真皮及皮下组织导电性较好， 可模拟为纯电阻 R 。皮肤的阻抗大小主要取决于角质层， 角质层相当于一层很薄的绝缘膜 ， 类似于电容器的中间介质， 真皮和电极片类似于电容器的两个极板， 如图 1 所示。由于汗腺孔里有少量离子通过， 所以我们把表皮模拟为漏电的电容器。其表皮的阻抗可看成纯电容 C 和纯电阻R ’的并联 ， 其表皮阻抗大小可用公式： 计算得之， 其中2f ωπ=。表皮下面的真皮和皮下组织电阻不太高， 其电性能象纯电阻R ， 故皮肤阻抗电路模拟为图 2，从上面公式和图2中， 以显示出皮肤阻抗实质上具有容性阻抗的特性， 其皮肤阻抗大小随电流频率 f 增大而减小。
RLC阻抗特性测量
实验五 R 、L 、C 元件阻抗特性的研究 一、实验目的 1.验证电阻、感抗、容抗、与频率的关系，测定R~f 、L X ~f 及C X ~f 特性曲线。 2.加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1. 在正弦交变信号作用下，R 、L 、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R~f ，L X ~f ，C X ~f 曲线如图1所示。 图1 图2 2. 单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测量电路如图2所示。R=1K Ω，r=200Ω，C=1uF ，L=10mH 等取自《二阶电路动态过程的研究》单元中的部分元件。 图中R 、L 、C 为被测元件，r 为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R 、L 、C 元件两端电压R U 、L U 、C U ，流过被测元件的电流可由r 两端电压除以r 得到。 3. 元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率 变化而改变，将各个不同频率下的相位差画在以频率f 为横坐标、阻抗角φ为纵坐标的坐标纸上，并用光滑的曲线连接这些店，即得到阻抗角的频率特性曲线。 用双踪示波器测量阻抗角的方法如图3所示。从荧光屏上数得一个周期站n 格，相位差占m 格，则实际的相位差φ（阻抗角）为 n 360m ?=φ
三、实验内容 1. 测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性 通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至如图2电路，作为激励源u ，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U=3V ，并在实验过程中保持不变。 使信号源的输出频率从200Hz 逐渐增至5KHz 左右，并使端点S 分别接通R 、L 、C 三个元件，并用交流毫伏表分别测量R U 、r U ；C U ，r U ；L U 、r U ，并通过计算得到各频率点时的R 、 L X 与C X 之值，记入附表中。 注意：在接通C 测试时，信号源的频率应控制在200~2500Hz 之间。 2. 用双踪示波器观察RL 串联和RC 串联电路在不同频率下的阻抗角的变化情况，按图3记录n 和m ，算出 ，自拟表格记录之。
主要的阻抗测量方法
一主要的阻抗测量方法有哪些？ 阻抗测量一般是指电阻、电容、电感及相关的Q值、损耗角、电导等参数的测量。在阻抗测量中，测量环境的变化，信号电压的大小及其工作频率的变化等，都将直接影响测量的结果。例如，不同的温度和湿度，将使阻抗表现为不同的值，过大的信号可能使阻抗元件表现为非线性，特别是在不同的工作频率下，阻抗表现出的性质会截然相反，因此在阻抗测量中，必须按照实际工作条件(尤其是工作频率)进行。 阻抗的测量方法主要分为模拟测量法和数字测量法。集总参数元件的测量主要采用电压-电流法、电桥法和谐振法。依据电桥法制成的测量仪总称为电桥，电桥主要用来测量低频元件。Q表是依据谐振法制成的测量仪器，Q表主要用来测量高频元件。阻抗的数字测量法有自动平衡电桥法；射频电压电流法；网络分析法等。现代的低频阻抗测量仪器一般都使用自动平衡电桥法。内含微处理器的各种智能化LCR测量仪已成为阻抗测量仪器的发展主流。 阻抗测量有多种方法，必须首先考虑测量的要求和条件，然后选择最合适的方法，需要考虑的因素包括频率覆盖范围、测量量程、测量精度和操作的方便性。没有一种方法能包括所有的测量能力，因此在选择测量方法时需折衷考虑。应在测试频率范围内根据它们各自的优缺点选择正确的测试方法。 电桥法测量阻抗的工作原理是什么? 电桥法是采用模拟法测量阻抗值，其基本工作原理是四臂电桥电路，电路原理如图2.47所示。 图2.47 电桥法测量阻抗原理 图中Z1，Z2，Z3，Zx为电桥的四臂的阻抗，其中Zx为所要测量的阻抗。整个电桥由信号源供电，G为电桥的平衡指示器。当电桥桥路平衡时，Uab=0，桥臂平衡指示器上无电流流过。电桥的平 衡条件为
实验十 R、L、C元件的阻抗频率特性
实验十 R 、L 、C 元件的阻抗频率特性 一、实验目的 1. 验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定R ～f ，X L ～f 与Xc ～f 特性曲线。 2. 加深理解阻抗元件端电压与电流间的相位关系。 二、实验原理 1.在正弦交变信号作用下，R 、L 、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，如图10-1所示。三种电路元件伏安关系的相量形式分别为： ⑴纯电阻元件R 的伏安关系为I R U = 阻抗Z=R 上式说明电阻两端的电压U 与流过的电流I 同相位，阻值R 与频率无关，其阻抗频率 特性R ～f 是一条平行于f 轴的直线。 ⑵ 纯电感元件L 的伏安关系为I jX U L L = 感抗ＸL ＝2πfL 上式说明电感两端的电压L U 超前于电流I 一个90°的相位，感抗Ｘ随频率而变，其阻抗频率特性X L ～f 是一条过原点的直线。电感对低频电流呈现的感抗较小，而对高频电流呈 现的感抗较大，对直流电ｆ＝０，则感抗X L ＝０，相当于“短路”。 ⑶纯电容元件C 的伏安关系为I jXc U C -= 容抗Ｘc ＝１/2πfC 上式说明电容两端的电压c U 落后于电流I 一个90°的相位，容抗Ｘc 随频率而变，其 阻抗频率特性Xc ～f 是一条曲线。电容对高频电流呈现的容抗较小，而对低频电流呈现的容抗较大，对直流电ｆ＝０，则容抗Xc ～∞，相当于“断路”，即所谓“隔直、通交”的作用。 三种元件阻抗频率特性的测量电路如图10-2 所示。 图中Ｒ、Ｌ、Ｃ为被测元件，r 为电流取样电阻。改变信号源频率，分别测量每一元件两端的电压，而流过被测元件的电流Ｉ，则可由Ur/ｒ计算得到。 2. 用双踪示波器测量阻抗角 元件的阻抗角（即被测信号ｕ和ｉ的相位差φ）随输入信号的频率变化而改变， 阻抗角的频率特性曲线可以用双踪示波器来测量，如图10-3所示。 阻抗角（即相位差φ）的测量方法如下： ⑴在“交替”状态下，先将两个“Ｙ轴输入方式”开关置于“⊥”位置，使之显示两条直线，调ＹＡ和ＹＢ移位，使二直线重合，再将两个Ｙ轴输入方式置于“AC ”或“DC ”位置，然后再进行相位差的观测。测量过程中两个“Ｙ轴移位”钮不可再调动。 图 10-1
电阻、电容及电感的高频等效电路及特性曲线
1.高频电阻 低频电子学中最普通的电路元件就是电阻，它的作用是通过将一些电能装化成热能来达到电压降低的目的。电阻的高频等效电路如图所示，其中两个电感L模拟电阻两端的引线的寄生电感，同时还必须根据实际引线的结构考虑电容效应；用电容C模拟电荷分离效应。 电阻等效电路表示法 根据电阻的等效电路图，可以方便的计算出整个电阻的阻抗： 下图描绘了电阻的阻抗绝对值与频率的关系，正像看到的那样，低频时电阻的阻抗是R，然而当频率升高并超过一定值时，寄生电容的影响成为主要的，它引起电阻阻抗的下降。当频率继续升高时，由于引线电感的影响，总的阻抗上升，引线电感在很高的频率下代表一个开路线或无限大阻抗。
一个典型的1K?电阻阻抗绝对值与频率的关系 2.高频电容 片状电容在射频电路中的应用十分广泛，它可以用于滤波器调频、匹配网络、晶体管的偏置等很多电路中，因此很有必要了解它们的高频特性。电容的高频等效电路如图所示，其中L 为引线的寄生电感；描述引线导体损耗用一个串联的等效电阻R1；描述介质损耗用一个并联的电阻R2。 电容等效电路表示法 同样可以得到一个典型的电容器的阻抗绝对值与频率的关系。如下图所示，由于存在介质损耗和有限长的引线，电容显示出与电阻同样的谐振特性。
一个典型的1pF电容阻抗绝对值与频率的关系 3.高频电感 电感的应用相对于电阻和电容来说较少，它主要用于晶体管的偏置网络或滤波器中。电感通常由导线在圆导体柱上绕制而成，因此电感除了考虑本身的感性特征，还需要考虑导线的电阻以及相邻线圈之间的分布电容。电感的等效电路模型如下图所示，寄生旁路电容C和串联电阻R 分别由分布电容和电阻带来的综合效应。 高频电感的等效电路 与电阻和电容相同，电感的高频特性同样与理想电感的预期特性不同，如下图所示：首先，当频率接近谐振点时，高频电感的阻抗迅速提高；第二，当频率继续提高时，寄生电容C的影响成为主要的，线圈阻抗逐渐降低。
交流阻抗的测量方法
交流阻抗的测量方法 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 （1）交流阻抗：交流阻抗即阻抗，在电子学中，是指电子部件对交流激励信号呈现出的电阻和电抗的复合特性;在电化学中，是指电极系统对所施加的交流激励信号呈现出的电阻和电抗的复合特性。阻抗模的单位为欧姆，阻抗辐角(相角）的单位为弧度或度。 （2）交流阻抗谱：在测量阻抗的过程中，如果不断地改变交流激励信号的频率，则可测得随频率而变化的一系列阻抗数据。这种随频率而变的阻抗数据的集合被称为阻抗频率谱或阻抗谱。阻抗谱是频率的复函数，可用幅频特性和相频特性的组合来表示;也可在复平面上以频率为参变量将阻抗的实部和虚部展示出来。测量频率范围越宽，所能获得的阻抗谱信息越完整。RST5200电化学工作站的频率范围为：0.00001Hz～1MHz，可以很好地完成阻抗谱的测量。 （3）电化学阻抗谱：电化学阻抗谱是一种电化学测试方法，采用的技术是小信号交流稳态测量法。对于电化学电极体系中的溶液电阻、双电层电容以及法拉第电阻等参量，用电化学阻抗谱方法可以很精确地测定;而用电流阶跃、电位阶跃等暂态方法测定，则精度要低一些。另外，像扩散传质过程等需要用较长时间才能测定的特性，用暂态法是无法实现的，而这却是电化学阻抗谱的长项。 （4）电化学阻抗谱测量的特殊性：就测量原理而言，在电化学中测量电极体系的阻抗谱与在电子学中测量电子部件的阻抗谱并没有本质区别。通常，我们希望获得电极体系处于某一状态时的电化学阻抗谱。而维持电极体系的状态，须使电极电位保持不变。通常认为，电极电位变化50mV以上将会破坏现有的状态。因此，在电化学阻抗谱测量中，必须注意两个关键点，即：偏置电位和正弦交流信号幅度。 （5）正弦交流信号的幅度：为了避免对电化学电极体系产生大的影响以及希望其具有较好的线性响应，正弦交流信号的幅度通常可设在2～20mV之间。 （6）自动去偏：在电化学阻抗谱测量过程中，由于偏置电位不一定等于开路电位以及少量的非线性作用，在工作电极电流中还会含有直流成分。去除这个直流成分(偏流），可扩大交流信号的动态范围、提高信噪比。RST5200电化学工作站，可在测量过程中动态地调整去偏电流，使获得的阻抗谱数据更精准。另外，在软件界面的状态栏中，可实时显示工作电极的极化电流，供操作者参考。 以上为交流阻抗的相关说明，下面我们就实验设置过程中遇到的专业名词
R、L、C元件阻抗特性的测定
实验十一 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定 姓名 学号 专业 实验日期 1. 验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R ～f 、X L ～f 及Xc ～ f 特性曲线。 2. 加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1. 在正弦交变信号作用下，R 、L 、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R ～f ，X L ～f ，Xc ～f 曲线如图11-1所示。 2、单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测量电路如图11-2所示。 图中R 、L 、C 为被测元件，r 为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R 、L 、C 元件两端电压U R 、U L 、U C ，流过被测元件的电流则可由r 两端电压除以r 得到。 3元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频 率下的相位差画在以频率f 为横坐标、阻抗角φ为纵座标的座标纸上，并用光滑的曲 线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。 用双中示波器测量阻抗角（相位差）的方法。 将欲测量相位差的两个信号分别接到双中示波器Y A 和Y B 两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图11-3所示，荧光屏上数的水平方向一个周期占n 格，相位差占m 格，实际的相位差φ（阻抗角）为 φ＝m ×n 360 Z X L R f L C R 30 r u ~ r i R A S B u f i L i C i 图 1 2-1 图 1 1-2 u i 占m 格 T ωt t φ 图 1 1-3 图11-1
1. 测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性 取R=1K?,L=10Mh,C=1μF,r=200?。通过电缆线将低频信号发生器输出的正弦信号接至如图11-2的电路，作为激励源u，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U＝3V，并保持不变。 使信号源的输出频率从200Hz逐渐增至5KHz（用频率计测量），并使开关S分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表测量Ur，并计算各频率点时的I R、I L和I C ( 即 2、用双踪示波器观察rL串联和rC串联电路在不同频率下阻抗角的变化情况，并作记
电路基础实验实验十一_R、L、C元件阻抗特性的测定
实验十一 R、L、C元件阻抗特性的 测定 实验成员： 班级： 整理人员：
实验十一 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定 一、实验目的 1．验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定R~f ，X L ~f 与X C ~f 特性曲线。 2．加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1．在正弦交变信号作用下，电阻元件R 两端电压与流过的电流有关系式 U ?? =I R 在信号源频率f 较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值信号源频率无关，其阻抗频率特性R~f 如图9-1。 如果不计线圈本身的电阻R L ，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为电感，有关系式 I jX U L L ? ? = 感抗 fL X L π2= 感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X L ~f 如图9-1。 在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式 I jX U C C ? ? - = 容抗 fC X C π21= 容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X C ~f 如图9-1. x L R x C f Z 图 9-1 i A L C R u f i R i L i C S r 30Ω u r B 图9-2 2．单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测试电路如图9-2所示。 途中R 、L 、C 为被测元件，r 为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R 、
L 、C 元件两端电压U R 、U L 、U C ，流过被测元件的电流则可由r 两端电压除以r 得到。 3．元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ~f 。 用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法。 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器Y A 和Y B 两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图9-3所示，荧光屏上数的水平方向一个周期占n 格，相位差占m 格，则实际的相位 差φ（阻抗角）为 度n 360m ? ?=φ T φ占m 格 占n 格ωt t 图13-3 u i 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注 1 函数信号发生器 1 2 交流毫伏表 1 3 双踪示波器 1 4 实验电路元件 R=1K Ω，C=0.1μF L=10mH ，r =200Ω 1 DGJ-05 四、实验内容 1．测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。 实验线路如图9-2所示，取R=1K Ω，L=10mH ，C=0.1μF ，r =200Ω。通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至电路输入端，作为激励源u ，并用交流毫伏表测量，使激励源电压有有效值为U ＝3V ，并在整个试验过程中保持