什么是阻抗测量?

[拼音]：zukang celiang

[外文]：impedance measurement

在低频、高频和超高频范围内，测量集总参数电路或元件中电压与电流的复数比（阻抗）或其倒数(导纳)。分布参数电路中的阻抗测量属于驻波与反射测量。阻抗测量包括复数阻抗、导纳与电感、电容、电阻、品质因数及损耗因数等实数参量的测量。属于同一被测对象的上述诸参量之间具有确定的换算关系，因而只要测出其中几项便可求出其他参量。

阻抗的计量单位欧姆的依据，是标准电阻器和电抗器，而电阻、电抗的基准则源于可计算电容。日常计量测试所有的电抗标准，大都采用各种固定的和可变的标准电容器，因为它们与标准电感器相比，具有较小的残余参量和较好的稳定性。

用交流电桥测量阻抗的原理与用直流惠斯登电桥测量电阻的原理相同。电桥电源 E用指定频率的正弦信号，平衡条件由四个桥臂的复数阻抗（图1）决定，即

调节已知臂中某两个元件，使指示器D示零，便可由平衡条件式求出未知臂的阻抗。

内含固定频率 (例如1千赫)信号源和零指示器并可迅速改接成多种常用电路的电桥 (如用惠斯登电桥测电阻，用电阻比率电桥测电阻或电容，用电阻乘积电桥测电感，图2)，俗称万用电桥或 RCL电桥。这类电桥常以固定的C0作为电抗标准，靠调节电阻R1和R0达到平衡，然后由R1读出CX或LX。

当频率高于数十千赫时，交流电桥便会因桥臂残余参量和杂散电磁耦合而不能正常工作，须选择适当的电桥电路并仔细地加以屏蔽和接地。例如，图3a的变压器比臂电桥和图3b的双T电桥易于屏蔽，这是因为标准臂、未知臂和零指示器甚至信号源均能接地，它能工作到数十以至数百兆赫。双T电桥便于测量导纳，故又称导纳电桥。电桥法的优点是测量精确度较高；缺点是频带有限和 *** 作困难。

利用回路的谐振现象是测量高频元件参量的主要方法。在图4的串联谐振回路(也可用并联回路)中，当调信号源u 的频率f 或调标准可变电容器C 使回路达到谐振时，有

电流I或电压U达到最大。如果已知f和C值，便可求出L值。在Q表中，通常使f取某些固定值，便可将C的度盘另一刻度直读L。由于标准电感不易得，谐振法测量电容通常采用标准电容替代法， 用Q表测量电阻等损耗参量(见品质因数测量)。

按照阻抗定义直接求取电压对电流之复数比，以求得阻抗值，又称复数伏安比法。通常用一个恒流源来提供固定的电流值。用电压表分别测出被测件和同类标准器上的端电压，即可求得被测的电阻、电容或电感值。如果仅用标准电阻器作为标准，则可求得被测件阻抗的绝对值|Z|(模值)。电压表上可直接以R、L、C 或│Z│来标定，这样就构成了直读式RLC表或阻抗表。如果把被测件和标准电阻上的端电压加到幅－相检测器（矢量电压表）的两个输入端，则可测得被测阻抗的模值和相角，这称为矢量阻抗表；或者得到被测阻抗的实数部分（电阻）和虚数部分（电抗），这就成为复数阻抗表。这类阻抗表是直读式仪器，使用十分方便，工作频率可达几十至几百兆赫。

参考书目

B.M.奥利弗、J.M.卡奇编，张伦等译：《电子测量和仪器》，科学出版社，北京，1978。(B.M.Oliver and J.M.Cage，Electronic Measurements and Instrumentation，McGraw-Hill，New York，1971.)