一种测量RLC参数的方法技术

本发明专利技术公开了一种RLC参数的新算法的测量方法，在现代测控系统中，往往要对RLC参数进行实时测量，其精度的高低对系统的功能有决定性的影响[1]。元器件在不同频率测试下，尤其是高频段，其性能和指标都会发生变化[2]。传统的测量方式都是模拟式，有伏安法、电桥法、谐振法等，其精度差，测量频率低，无法满足高频下对元器件的测量。随着对测试频率要求的提高，基于伏安法的半桥平衡法成为了主流方式，提高了测量的准确度。可是在相位关系的处理上，所有可查文献都直接计算出相位，过程繁杂，影响了测量系统的精度。本文提出了一种可以避免直接计算相位的算法。本发明专利技术提出了一种基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值的测量RLC参数方法，与目前使用的方法相比，测量精度高，实用性强。

Method for measuring RLC parameter

The invention discloses a new method for measuring the RLC parameters. In the modern measurement and control system, the RLC parameters are often measured in real time, and the accuracy of the [1] system has a decisive influence on the function of the system. The performance and index of components will be changed under different frequency, especially in high frequency [2]. The traditional measurement methods are analog, such as volt ampere method, bridge method, resonance method and so on. The accuracy of this method is low and the measurement frequency is low. With the improvement of the test frequency, the half bridge balance method based on the volt ampere method has become the mainstream method, which improves the accuracy of the measurement. But in the processing of phase relation, all the documents can be calculated directly, and the process is complicated. In this paper, an algorithm is proposed to avoid the direct computation of phase. The invention provides a separating vector voltage resistance reactance component based on the RLC parameter measurement method of phase difference is the cosine to get value for RLC, compared with the currently used methods, high accuracy, strong practicability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及RLC参数测量
，涉及电子、嵌入式、电路等相关技术，特指一种基于伏安法侧阻抗原理的测量RLC参数方法。
技术介绍
在现代测控系统中，往往要对RLC参数进行实时测量，其精度的高低对系统的功能有决定性的影响。元器件在不同频率测试下，尤其是高频段，其性能和指标都会发生变化。传统的测量方式都是模拟式，有伏安法、电桥法、谐振法等，其精度差，测量频率低，无法满足高频下对元器件的测量。随着对测试频率要求的提高，基于伏安法的半桥平衡法成为了主流方式，提高了测量的准确度。可是在相位关系的处理上，所有可查文献都直接计算出相位，过程繁杂，影响了测量系统的精度。本文提出了一种可以避免直接计算相位的算法。为此，本专利技术提出了一种可以避免直接计算相位的算法技术，用于RLC参数的测量。该方法基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值，从而避免了繁杂的相位差计算，在简便的基础上又提高了测量精度。
技术实现思路
本专利技术是为了传统的测量方式，如模拟式，有伏安法、电桥法、谐振法等，其精度差，测量频率低，无法满足高频下对元器件的测量不足，提出一种效率更高、精度更高的RLC参数测量方法。该方法通过矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值，从而避免了繁杂的相位差计算，在简便的基础上又提高了测量精度。本专利技术进行冰形轮廓测量的步骤包括：S1：RLC参数测量原理；S2：矢量信号的处理；S3：通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理；S4：测量系统组成；在步骤S1中，典型的半桥平衡电路如图1所示，为限流电阻，待测阻抗，为标准精密电阻，G为虚地点。将输入信号送入半桥电路，利用运放A的虚地特性，调节桥臂电阻，使与被侧阻抗相匹配以实现半桥电路的平衡。同时取出被侧阻抗两端信号和标准电阻两端信号，它们具有相同的频率（测试频率），即：（1）和分别为信号和的有效值，和分别为信号和的初相位。对正弦信号电路而言，直接用三角函数进行运算时相当复杂的，工程中常常采用向量法来分析正弦电流电路，不仅简化了运算步骤，还将瞬时值的微分方程变为向量的代数方程。向量法是以复数表示正弦函数作为基础的。设有信号，具有角频率和初相位，U为它的有效值，根据欧拉公式有，为复指数函数，而为表示正弦信号的向量。设向量和分别为正弦信号和的矢量电压，因此图1可转化成矢量电路，如图2所示。因此：（1）其中，，为信号和的初相位之差。通过对信号和的处理，可以实现电阻和电抗的分离，即有：（2）在实际电路中，主要考虑电感的导线损耗和电容的介质损耗的影响因素，测量电路模型为图3，为待测电感，为导线损耗阻抗，为待测电容，为介质损耗阻抗。电感的品质因素和损耗系数分别为:（3）电容的品质因素和损耗系数分别为：（4）由公式（2）（3）（4）可知，RLC参数的测量和被侧阻抗两端信号和标准电阻两端信号相关联。因此，RLC参数的测量可以转化为对信号和的测量和处理。步骤S2中矢量信号相位差的处理，首先要描述下连续信号相位差的处理原理，设有两个的正弦信号和，它们具有相同的角频率，周期T。（5）、分别为、的有效值，、分别为、的初相位。则：（6）其中，，。因为，因此有（7）由公式（5）可看出，为常量，而虽然为变量，但余弦函数在一周期内的积分为0。因此假设，周期为。则其均值。设信号和的初相位之差为，因此：（8）由公式（2）可知，我们只需要知道的余弦和正弦，具体取什么值无需知道。从泰勒级数的结果来看是有很大误差的。因此，本文在这里做了改进，无需测量，直接利用的余弦来计算。即：（9）由可求出相位差正弦。步骤S3中通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，采样序列相位差的处理。当信号和经过单片机的同步A/D采样后的到离散序列。其采样序列可表示为：其中，和分别为序列的有效值。（10）设，，因此（11）（12）（13）可见，信号和相位之差可转化为对和的采样信号和的处理。此外，测量中为匹配电阻，是已知量。在采样点足够且满足奈圭斯特定律的情况下，可认为。因此通过公式（10），信号和的有效值和同样可转化为和的采样信号的处理。步骤S4：通过微处理器MCU对信号，同步A/D采样获得序列，由内置的硬件乘法器将采样信号进行乘法运算获得信号。通过MCU的内部运算和控制，可求出RLC的阻抗并显示。本专利技术提出的基于伏安法侧阻抗原理的测量法利用摄像机成像原理，通过通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，只需计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，从而避免计算信号相位差的繁杂过程。用这种方法来测量RLC参数时只需要计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，测量时的计算也比传统的方法简单，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值如。这样有效地避免避免计算信号相位差的繁杂，并且测量精度高，实用性强。本专利技术有益效果是。1、本专利技术提出的冰形轮廓测量方法是基于伏安法侧阻抗原理，通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理，只需计算信号有效值就可确定RLC的阻抗，从而避免计算信号相位差的繁杂过程。测量精度高，实用性强。2、本专利技术是基于矢量电压电阻电抗分量的分离，利用相位差正余弦来得到RLC的阻值。附图说明图1为半桥电路测量原理图。图2为半桥电路测量矢量图。图3品质因素和损耗系数测量电路图。图4为系统原理框图。具体实施方式半桥电路测量原理图如图1所示为限流电阻，待测阻抗，为标准精密电阻，G为虚地点。将输入信号送入半桥电路，利用运放A的虚地特性，调节桥臂电阻，使与被侧阻抗相匹配以实现半桥电路的平衡。系统框图如图2所示：通过对信号和的处理，可以实现电阻和电抗的分离.系统模块示意图如图3所示：在实际电路中，主要考虑电感的导线损耗和电容的介质损耗的影响因素，测量电路模型为图3，为待测电感，为导线损耗阻抗，为待测电容，为介质损耗阻抗。关键结构示意图如图4所示：通过微处理器MCU对信号，同步A/D采样获得序列，由内置的硬件乘法器将采样信号进行乘法运算获得信号。通过MCU的内部运算和控制，可求出RLC的阻抗并显示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于伏安法侧阻抗原理的测量RLC参数方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：RLC参数测量原理；S2：矢量信号的处理；S3：通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理；S4：测量系统组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于伏安法侧阻抗原理的测量RLC参数方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：RLC参数测量原理；S2：矢量信号的处理；S3：通过对半桥电路两输出正弦信号采样序列进行算法处理；S4：测量系统组成。2.根据权利要求1所述的RLC参数测量的新方法，其特征在于，基于矢量电压电阻电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金治，吴兴铨，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51