LCR 数字电桥的测量目的不仅是测量电感(L)、电容(C)、电阻(R),还需获得描述元件的各种参数:阻抗Z、电抗X、导纳Y、电导G、电纳B、损耗D、品质因素Q、相位角θ。仪器测量时并不直接测量某单个参数,而是测量复阻抗,然后按照其相互关系转换成所需测量参数。
如何选购合适的LCR数字电桥
SelectingtheBestLCRMeter
1.选择LCR 数字电桥的目的
ThePurposesofSelectingLCRMeter
一般地,LCR数字电桥用于三个方面的目的。
A)**评价元件的性能,保证元件在使用条件下满足要求。为对元件作出**的评价,需要仪器能提供高准确度、强大的功能,能对元件与多种条件的相关性作出准确的评价。如新元件的研究与开发,计量检定部门作检测、量值传递等。
B)元件生产线快速检测或进货检验。这种目的对于仪器的测量条件是特定的。如提供快速的分选以提高效率,特定的频率、电平及其它一些所需要的功能等。
C)大致估计使用元件的性能。与B)所要求的低一些,仅需了解元件的一般性能,且无快速的分选要求。同惠LCR 数字电桥型号的划分也基本按照这三种要求决定。
2.选择LCR 数字电桥关心的主要方面
SeveralAspectsofSelectingLCRMeter
A) 测量准确度Measurement Accuracy
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3—5 倍。更为重要的是,通常仪器样本或其它宣传资料给出的是在某种条件下的*高准确度,这是*能产生混淆之处,应了解被测量元件在测量频率下呈现的阻抗及对应测量条件下的仪器准确度是否满足测量要求。
充分了解仪器的测量准确度是极为重要的,而且准确度与所给定的测试条件密切相关,如电平、速度、温度等。以下试举一例来加以说明即使在产品样本上给定基本准确度相同,实际是有很大区别的,我们以TH2818、TH2828 两款产品加以说明。
TH2818:频率20Hz—300KHz,基本准确度0.05%
TH2828:频率20Hz—1MHz,基本准确度0.05%
假定仪器测试条件均为慢速、电平1Vrms、温度20?C,对100pF、10nF 电容器进行测试,评估其在不同频率下的测量准确度:
表一. 典型频率准确度比较表
容量型号100Hz1kHz10kHz40KHz
100pFTH28184.060.590.130.11
TH28280.30.150.050.05
10nFTH28180.080.050.050.10
TH28280.050.050.050.05
容量型号100kHz200kHz300kHz500kHz1MHz
100pFTH28180.100.250.65
TH28280.050.050.050.100.10
10nFTH28180.100.250.65
TH28280.050.050.050.100.10
从表一可以看出,相同基本准确度的仪器,在不同量值被测件和不同频率下其准确度是有很大区别的。
B)测试信号频率与电平TestSignalFrequencyandLevel
测试频率、电平是元件检测需确定的首要参数,也是反映元件要素相关性的*重要内容,对正确选择LCR 电桥是极为重要的。
C)仪器附件和选件InstrumentsAccessories&Optional
同惠仪器出厂时给定了附件的标准配置。有时需测定元件的形状与尺寸与标准配置不符,这便需要另外选择符合要求的测试夹具,有时可能需自己制造测试夹具。合理适用的测试夹具是进行元件准确测量的保证。
D)仪器价位Instrument’sPrice
购买仪器前,应确定需要仪器的性能和功能,将购买预算进行估算。一般地,仪器定价是根据频率、准确度、性能等要素综合确定的。经过多年的努力,同惠低频(≤2MHZ)LCR 电桥的技术水平已具备了替代国外先进产品的能力。相同档次的国产仪器与进口产品相比,价格相差2—6 倍。我们的忠告是:选择性能先进,技术保障能力强,信誉及服务良好的国产**。
LCR数字电桥的其它功能
OtherFunctionsofLCRMeter
一般地,LCR 数字电桥尚有其它功能,特别是随着测量技术和微处理技术的飞速发展,LCR 数字电桥在不断地给用户发展各种新的性能和功能。准确灵活地使用这些功能,往往在测量时会起到事半功倍的效果。
1.开路OPEN/短路SHORT 清“0”OpenandShortClearing“0”
在第三节叙述了元件的分布参数是检测元件必须考虑的问题,在测试时,测试夹具也存在许多分布参数,这些均会影响测试结果的准确性。解决此问题的方法便是进行开路OPEN/短路SHORT 清“0”。首先将测试夹具的分布参数看作一线形网络,其存在的分布参数综合为集中参数分析,
a)测试引线引起的参数,该参数使用短路清“0”消除;
b)测试端间的分布参数,该参数使用开路清“0”消除。图5 表示了仪器测试端等效图。
2.负载校准Load Calibration
负载校准是一种**的仪器校准方法。可以使仪器在高于仪器原有准确度的基础上测量元件,主要使用于下述两种情况:a)当有更准确的元件并需对同规格元件进行更高准确度的测量;
b)统一现场所有LCR 数字电桥的测试数据。
3.测试信号检测Test SignalMonitoring
施加于被测件的电平是十分重要的。实际施加于被测件上的电平(电压或电流)与仪器信号源阻抗有关,虽然仪器电平相同,若信号源阻抗不同,实际施加于被测件上的电平就不同。同惠有多个品种具有被测件电流、电压监视功能。
4.自动电平控制Auto Level Control
根据三.2的论述,对某些与信号电平相关性强的器件,保持施加恒定的测试信号电平(电压或电流)是非常重要的。TH2818、TH2819、TH2828/A/S 具备了电平的自动控制功能,这对相关性强的元件的测量是极为有用的。
5.信号源输出阻抗SignalSourceOutputImpedances
传统LCR电桥的信号源阻抗随着量程的变化而变化的,这样,不同的元件测量时的实际电平变化极大,这对某些器件的测量是不合理的。国际先进及认可的输出阻抗方法为100Ω 如Agilent4284A、Agilent4980A、Agilent4263B 等。为兼顾与传统仪器的一致性,同惠大多产品可由用户键盘选择输出阻抗。
6.列表扫描List Sweep
鉴于元件对频率、电平、直流偏置电压、直流偏置电流的相关性。同惠有多个品种仪器可对上述参数进行列表扫描(见《同惠LCR 测试仪器选择指南》)。即对多点频率(或电平、偏压、偏流)扫描测量,并将测量值同时显示,还可对测试值进行比较判别。偏流的列表扫描需与同惠的电感偏流源配合使用。
7.测试端配置MeasurementTerminalsDisposal
传统的LCR数字电桥提供了五端测试端配置。这种配置有效解决了引线电阻对测试结果的影响及测试端子对地的分布电容。然而,五端配置阻抗测试下限为10mΩ,且不能解决测试线间相互电磁藕合的影响,表现为低阻抗测试时使用开而文测试电缆时引线位置的移动便会造成测试结果的变化。TH2828/A/S 的四端对配置方法不仅阻抗测试下限达到1mΩ,且有效解决测试线间电磁耦合的影响。(参见《用于元件测试的端接技术》一文)
8.元件的图形分析能力Component’sGraphicsAnalysisAbility
TH2818/TH2828S可提供频率响应分析、交流电压特性分析、直流偏置电压/电流特性分析等诸多分析能力。建立在10mHz/1mHz 频率分辨率基础上,TH2818/TH2828S 自动元件分析仪提供了功能强大的元件频率响应分析功能。此功能可在任意频率范围进行元件主、付参数的频率响应分析,并以图形方式进行显示,这对于元件的研发、元件全性能的评估无疑有重要的意义。尤其对压电器件的分析提供了极为重要的手段,参见《压电器件测试的超值解决方案》一文。
9.测量范围、*大显示范围、显示位数
Measurement Range, Max. Display Range, Display Digits
多测量频率、多测量参数的元件测试仪器在其技术说明书或产品样本上是很难准确描述某参数的测量范围的。表示仪器测量范围的因素主要决定于:a)被测件阻抗大小,这是影响测量范围的主要原因;b)实际被检测电平的大下;c)仪器A/D 转换器的分辨率,测量速度的加快必然使分辨率降低而影响测量范围;d)电磁干扰、温度、湿度等的影响。在此情况下,技术参数中表示的测量范围并不能在所有情况均适用,有时便表示为*大显示范围。测量范围与*大显示范围的概念是不同的。显示位数表明仪器可提供稳定读数的能力,位数多但读数不稳定是无意义的。
10.变压器测量功能TransformMeasuringFunction
变压器是一种多参数的电子元件,包含有初/次级电感、互感、漏感、圈数比,初/次级电容、直流电阻等。同惠有多种LCR 数字电桥提供变压器测试能力,TH2818XA/XB/XC 作为专用的自动变压器测试系统提供了变压器测试的完整解决方案。
11.接口功能Interface Function
仪器的接口是其重要的功能。一般地,接口可分为两类:
a)通讯接口。主要有IEEE-488 通用并行接口和RS-232C 通用串行接口两种。当前LAN 通讯接口与USB 通讯接口逐渐成为仪器通讯能力的新的选择。同惠产品直流TH2826(5MHz电桥)和TH2826A(2MHz电桥具有LAN接口。
通讯接口为数据的交换、仪器的远程控制、自动测试系统的组成、测试数据的统计与分析提供了手段。针对仪器的通讯接口,同惠还可提供计算机操作控制界面,并可根据客户需求研发专门的统计分析软件。
b)分选接口,亦称HANDLER 接口。能使仪器与元件的机械处理系统配合使用,如元件的自动分选系统等。HANDLER 接口应具备结果输出口(*好与仪器电气隔离)与联络信号,联络信号包括:START(测试启动)信号、EOC(ADC 完成)信号、BUSY(CPU 忙)信号。不具备联络信号的HANDLER 接口是不完善的。
c)USB数据外存接口。同惠有多种仪器具备USB 盘外存接口,可将仪器参数设定等统一存储于U 盘,方便客户进行数据转存或用计算机进行编辑。