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LCR电桥之需要关心的若干问题

大西洋仪器网  2016-09-23 10:48   点击 478

LCR电桥是一种能够测量电感电容、电阻等各种无源阻抗参量的仪器,广泛应用于计量测试、科研单位测量各类电子元器件的阻抗特性和筛选、元器件生产及维修等领域。LCR电桥品牌、型号繁多,有台式的也有手持的,并且多为多参数、多功能测量仪,而且操作方法各异。正确使用LCR电桥,有以下几个问题需要关注:

关于LCR电桥测量准确度的问题

测量准确度是反映仪器性能的主要指标之一,确切了解所需仪器的准确度是准确评价元件优劣的关键。一般地,仪器准确度应比测量元件的技术指标高35倍。通常LCR电桥样本或其宣传资料上给出的准确度是在某种条件下的最高准确度,实际的准确度与测试条件密切相关,如电平、速度、温度等。

●关于测试频率的问题

所有元件都具有频率依赖性,其变化的大小主要取决于元件寄生(杂散)参数的大小。有些电容器的频率依赖较小,而且稳定度好,损耗也小,通常这种电容器可以用来做标准电容器,如空气电容器。而有些电容器随频率的改变其参数会发生急剧的变化,如铝电解电容器。小于100pf电容1MHz频率测量;中等容量如1000pF10μF1kHz10kHz100kHz频率测量,国家标准测试中等电容的测试频率标准是1kHz;电解类电容(例如铝电解、钽电解)用100Hz120Hz来测量。

●关于测试电平的问题

所有元件都具有电平依赖性,有些元件数值对电平的变化不敏感,然而有些元件对信号电平具有极强的敏感性,例如高K(高介电常数)值的陶瓷电容器、高导磁率的电感器等。

一般来说,电感器的测量应尽可能使用小测试电流(即较小的测试电平)。当向被测电感器施加一高测试信号时,在某些特定的频率上可能无法准确的测量,这是因为铁心材料的非线形,而导致测试信号电流的失真,为了降低铁心材料的非线形而引起的效应,应降低测试信号电平。

关于输出阻抗(仪器内阻)的问题

内阻是测试信号源的输出阻抗,测试时信号其实是被测件与输出阻抗(仪器内阻)串联在一起的,会对信号产生分压作用,测试时实际加到被测器件上的电平小于设定电平。设定了测试电平VBSB后,流过被测件(DUT)的测试电流IBSBDUT的阻抗ZBXB=RBXB+jXBXB和源内阻RBSB共同决定,即:

 

 

内阻对测试的影响主要是测试电感由于有些被测件如高磁导的磁芯电感器的测量值会因测试电流大小不同而不同,即具有电流敏感性,所以在同样电平的情况下,不同的内阻必然会导致不同的测量结果,输出内阻可选择功能是为了让电流敏感器件获得相对一致的测量结果。对于非电流敏感的特别是低阻抗的测试件,推荐使用30Ω源内阻,偏流模式下,内阻固定为100Ω。

●关于有时候损耗值(D)为负的问题

理论上,D 值应恒为正,但在极低损耗的情况下,仪器仍可能会测出负的D 值,如-0.00001,超低损耗一般已经超出了仪器测量的精度范围,因此我们认为这种负值显示也是正常的。对于高精度的损耗测量,建议直接在端面夹具上进行测量,而引出的电缆线将使损耗的测量精度大大降低。

另外,负损耗的出现也有可能是过度清零引起的。

●关于直流偏置的问题

为了客观评价电感值和电容值的参数,电感器、电容器必须在实际条件下进行测试,比如线圈中会有直流电流流过,电容器两端有直流电压。与客观使用条件取得近似的测试解决方案就是在交流测试的同时,给电感器施加直流偏流,给电容器施加直流偏压。

偏流大小由偏压值Vb,源内阻Rs 及被测件直流电阻Rx 确定:

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●关于量程问题

量程的定义是概念性的,即量程的测量限是模糊的,没有绝对的界限。仪器工作在自动量程时,可以找到最合适的量程进行测量,在大多数应用中,推荐使用自动量程方式,以避免因量程选择错误导致不正确的测量。在有些特定场合,则应锁定量程进行测量,如同品种的批量测试及分选测试,可利于效率、速度及稳定性的提高。电感的偏流叠加测试中,最好能锁定在合适的量程上测量,锁定量程的合理方法是先让仪器自动测量,在测出准确稳定值的情况下再锁定量程。

●关于测试速度选择的问题

    一般来说,测试速度是以牺牲测试精度为代价的。速度越快精度越差、读数稳定性差、有效位数变少。如果要测试精度,一般选择慢速,要考虑测试速度和测试精度就选择中速。

●关于测试夹具的相关问题

在进行一些精度要求较高的测量时,使用测量夹具比使用测试导线(仪器附配的开尔文

夹具)要好的多。开尔文测试线在10kHz下频率测试时,可以有较好的测量结果,但超过10kHz频率时,开尔文测试线很难满足测试要求。因为在高频时,导线之间间隙的变化直接改变了测试端杂散电容电感,而测试导线总是难以加以固定的;测试导线也容易引起其它的测试误差。

测试夹具一般由金属材料组成,当金属材料与电感器靠得很近时,来自电感器的漏磁通会在此金属材料内产生涡流,产生涡流的大小与金属体的大小和形状均有关系,涡流大小不同,则测量结果也将不同。同时,金属体也会使电感器中的磁通量发生变化,从而使电感量发生变化,因此在测量电感器时应尽可能使被测件远离金属件。

来源:大西洋仪器网    编辑:韦文臻
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