一种数字万用表制造技术

本实用新型专利技术涉及一种测量电变量，磁变量的装置。包括已有的数字万用表和ＬＣ测量装置，后者由半桥电路、恒流恒压振荡器、比较器、整流器、移相器，相敏检波器和功能切换开关等，采用双积分式Ａ／Ｄ转换器，由于采用矢量法测量原理，可排除电阻成分的影响，测量真实的电感、电容值，量程可覆盖０．１μＨ～２０Ｈ，０．１ＰＦ～０．１Ｆ，精度１％，是一种用途广泛的手持式兼有数字电桥功能的多功能数字万用表。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测量电变量、磁变量的装置。已有的数字万用表可以测量交／直流电压、交／直流电流、电阻、电导、二极管正／反向电阻、三极管HFE等参数，数字电桥可测量电感、电容、电感器品质因数Q值。电容器损耗D值等参数。本技术的目的在于提供一种组合式多功能的数字式电、磁变量测量装置，它不仅可测量交／直流电压、交／直流电流、电阻、电导、电感、电容、电感器品质因数Q值。电容器损耗D值、二极管正／反电阻、三极管HFE等参数，而且具有短路蜂鸣器功能，还可作为信号源提供稳定的正弦波音频信号，同时，还能显示被测量的量纲。本技术包括已有的数字万用表和电感电容(LC)测量装置，所说的LC测量包括半桥电路、恒流／恒压振荡器、比较器、整流器、移相器、相敏检波器和功能切换开关等部分，采用双积分式A／D转换器。半桥电路由两路放大器组成，分别放大被测阻抗元件两端的电压信号与电流信号，其输出一路UY作为相敏检波器的输入信号，另一路UX分别经90°移相器后作为相敏检波器的参考信号和经整流器后作为双积分式A／D转换器的参考信号。整流器、比较器、振荡器按顺序通过半桥电路组成的闭合环路作为恒流／恒压振荡器，当测量串联电感时，为恒流输出，即为被测电感提供一个恒定电流；当测量并联电容时，为恒压输出，即为被电容提供一个恒定电压。相敏检波器的输出则送到双积分式A／D转换器输入端。采用LCD显示器。由于电感、电容的测量采用矢量测量技术，可排除这些阻抗元件中电阻成分的影响，测得真实的电感、电容值。半桥电路的一路信号UX的幅度与电源电压是相关的，而双积分式A／D转换器参考信号VY与电源电压也是相关的，因此，Vr与UX也是相关的。相检器的输出送到双积分式A／D转换器输入信号端，利用输入信号与输出信号的相除性质，完成比例运算，实现了“矢量法”测量。其LC量程可复盖0.1μH～20H，0.1pF～20μF的范围，精度可达到1％，另外由于将普通的数字式万用表与数字电桥相结合，使这种手持式多功能数字万用表具有专利技术目的中所述的功能。附图说明图1.为本仪器工作原理图，其中A，V，Ω部分与一般数字万用表相同(略去)。图2.为LC测量部分原理图。图3.为振荡器、比较器、整流器电路原理图。图4.为移相电路原理图。图5.为相敏检波器原理图。图6.为运放频率特性补偿电路。实施例如图1所述，Vi和Vr分别为双积分式A／D表头的输入信号端和参考信号端，“V、I、Ω、 、HFE”部分与一般数字万用表相同；“L、C”部分为电感、电容测量装置。图2为L、C测量装置的原理框图。被测元件ZX通过限流电阻R0、振荡器OSC、比较器COMP、整流器D、半桥电路(A1、A2)组成闭合环路。半桥电路的UY输出作为相敏检波器的输入信号，而UX输出一路经90°移相器后作为相敏检波器的参考信号，另一路经整流器D后作为双积分式A／D转换器的参考信号。图3给出振荡器、比较器和整流器电路原理图。振荡器由U1A，文式电桥(R2、C1、R4、C2)组成，振荡幅度控制器件为亘导式运放CA3080，比较器为U1B；U3B和U3A完成全波整流，它将自UX(从半桥来)来的交流信号转换成直流电压，比较器为电流平衡式比较器，它的输出用于控制3080，这组电路与半桥一起构成闭合环路，测量电感时恒流输出，测量电容时恒流输出。图4给出相位可调式有源RC移相电路。图5给出相敏检波器原理图。相敏检波器为CMOS开关斩波式半波相敏检波器，C1，R1组成高通滤波器，滤去输入信号中的直流成分；Uφ为参考信号(方波)，它的频率与振荡频率一致；R2、C2是输出的积分式低通滤波器，滤去残留的交流成分。图6给出运放频率特性补偿电路原理图。由于运放频率特性的影响，会引入一个滞后的附加的相移，这必然要影响相敏检波的准确性，图6给出的补偿电路可以克服这个附加相移，提高整机的测量精度。以下给出测量的方法与原理。1.测量并联等效电容CP时，UX接A1，Uy接A2，Vr接衰减器α，Vi接相检器PD，移相器接成＋90°移相。这时，半桥输入端的等效阻抗为ZX＝1／(GP＋jωCP) (1)其中 GP为并联电导。CP为并联等效电容。且有，UX＝I／(GP＋jωCP) (2)Uy＝－IR＝－UX·R(GP＋jωCP) (3)Vr＝UX·Kd·α (4)其中Kd为整流效率，α为衰减系数。Vi＝｜Uy｜Im·KP＝KP·UX·R·ωCP(5)其中KP为相检器效率。｜Uy｜Im为Uy的虚部。数字表头显示N为N＝(Vi／Vr)×10＝(KP·R·ω·10·CP)／Kd·α (6)式中n与表头位数有关.3 1／2 位表头 n＝3；4 1／2 位表头n＝4。令(KP·ω·R·10)／(Kd·α)＝K(常数) (7)则有 N＝K·CP(8)2.测量串联等效电感LS时，Ux接A2，Uy接A1，Vr接α，Vi接Pd，移相器移相为＋90°。这时ZX＝RS＋jωLS，经类似推导可得。N＝K′·LS(9)3.测量串联等效电容CS时，UX接A2，Uy接A1，Vr接Pd，Vi接α，移相器移相－90°，这时，Zx＝RS＋1／(jωCS) (10)N＝K″·CS(11)4.测量并联等效电感LP时，UX接A1，Uy接A2，Vr接Pd，Vi接α，这时，YX＝1／ZX＝1／RP＋1／jωLP(12)N＝K″·LP(13)5.电感Q值可以由电阻档测得串联损耗电阻RS，与电感档测得的串联等效电感LS计算得出Q＝ωLS／RS式中ω＝2πf＝2π×10006.电容器的损耗D可由并联等效电容CP与串联等效电容CS求出D=(CS/CP-1)]]>权利要求1.一种数字万用表，包括已有的测量电压、电流、电阻、二极管正/反电阻、三极管HFE参数的数字万用表，采用双积分式A/D转换器，其特征在于设有电感电容测量装置，它包括半桥电路、恒流恒压振荡器、比较器、整流器、移相器、相敏检波器和功能切换开关等部分；半桥电路由两路放大器组成，分别放大被测阻抗元件两端的电压信号与电流信号，其输出一路作为相敏检波器的输入信号，另一路分别经90°移相器后作为相敏检波器的参考信号和经整流器后作为双积分式A/D转换器的参考信号；整流器、比较器、振荡器按顺序通过半桥电路组成的闭合环路作为恒流/恒压振荡器；相敏检波器的输出则送到双积分式A/D转换器输入端。2.如权利要求1所述装置，其特征在于移相器为可调RC有源移相器，其输入直接耒自半桥的两个输出端之一。3.如权利要求1所述装置，其特征在于半桥的放大器具有相位补偿电路，一般可为超前补偿。专利摘要本技术涉及一种测量电变量，磁变量的装置。包括已有的数字万用表和LC测量装置，后者由半桥电路、恒流恒压振荡器、比较器、整流器、移相器，相敏检波器和功能切换开关等，采用双积分式A/D转换器，由于采用矢量法测量原理，可排除电阻成分的影响，测量真实的电感、电容值，量程可覆盖0.1uH～20H，0.1PF～0.1F，精度1％，是一种用途广泛的手持式兼有数字电桥功能的多功能数字万用表。文档编号G01R15/00GK2118991SQ91226078公开日1992年10月14日 申请日期1991年9月27日 优先权日1991年9月27日专利技术者李文辉 申请人:李文辉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字万用表，包括已有的测量电压、电流、电阻、二极管正／反电阻、三极管Ｈ↓［ＦＥ］参数的数字万用表，采用双积分式Ａ／Ｄ转换器，其特征在于设有电感电容测量装置，它包括半桥电路、恒流恒压振荡器、比较器、整流器、移相器、相敏检波器和功能切换开关等部分；半桥电路由两路放大器组成，分别放大被测阻抗元件两端的电压信号与电流信号，其输出一路作为相敏检波器的输入信号，另一路分别经９０°移相器后作为相敏检波器的参考信号和经整流器后作为双积分式Ａ／Ｄ转换器的参考信号；整流器、比较器、振荡器按顺序通过半桥电路组成的闭合环路作为恒流／恒压振荡器；相敏检波器的输出则送到双积分式Ａ／Ｄ转换器输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文辉，
申请(专利权)人：李文辉，
类型：实用新型
国别省市：35[中国|福建]