高频电容、电感测量方法及实现

发布时间：2017-09-09 10:28

  本文关键词：高频电容、电感测量方法及实现

  更多相关文章： 测量仪器 LC测量 矢量电压-电流法 AD9850信号源

【摘要】：伴随着电子工业的蓬勃发展,人们对电子元器件的测量场合、测量精度有了更高的要求,一款低成本、高精度的高频电容、电感测量仪器拥有巨大的应用空间。本文在参考传统测量仪器设计的基础上,结合现代控制器应用场景,设计了一款针对特定工作条件和特定场合的高频电容、电感测量仪器。在测量方案的选择上,本文详细地比较了惠更斯电桥法(测量周期长),L-C谐振法(测量精度低)和矢量电压-电流法(伏安法),根据本测量设备的需求,最终选择了矢量电压-电流法作为测量方案。另外,本测量设备拥有激励信号源模块,能够自由输出频率可调的正弦激励信号,该信号流过标准电阻和待测元件(电容或电感)的串联回路中,只需测量出激励信号和待测元件两端的电压,进而通过控制单元一系列的算法转换,计算出待测元件的大小,最终显示在LCD屏上。本文首先介绍了测量仪器的应用状况和国内外的发展趋势,然后针对系统的设计要求,仔细对比后确定本课题的硬件电路设计方案、测量方案以及相应芯片的选型。其中重点介绍了以STC90C516为核心的主控制器内部架构与扩展资源,对以AD9850为主要芯片的激励信号源电路与控制方法进行了详细说明,对测量转换算法进行了较详细的推导。并且重点研究了电容、电感的高频寄生效应,详细分析了测量系统的程序控制流程,进行了模块化的编程,通过控制单元来调度各个编程控制模块。最后运用设计完成的测量设备进行了高频电容、电感的测量任务,记录测量结果并对误差进行了分析,结果表明本测量设备基本能够满足测量需求。
【关键词】：测量仪器 LC测量 矢量电压-电流法 AD9850信号源
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM934
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 国内外发展状况12-13
• 1.3 测量仪器发展趋势13-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 第二章 电容、电感测量原理与分析15-28
• 2.1 电容测量分析15-17
• 2.1.1 电容的基本参数15-16
• 2.1.1.1 标称容量与允许误差15
• 2.1.1.2 额定电压15
• 2.1.1.3 温度系数15-16
• 2.1.1.4 抗电程度16
• 2.1.1.5 损耗因数16
• 2.1.1.6 频率特性16
• 2.1.2 电容主要测量方法16-17
• 2.2 电感测量分析17-19
• 2.2.1 电感的基本参数17-18
• 2.2.1.1 电感量及允许偏差17
• 2.2.1.2 品质因数17-18
• 2.2.1.3 分布电容18
• 2.2.1.4 稳定性18
• 2.2.2 电感的主要测量方法18-19
• 2.3 电容、电感的高频寄生效应19-23
• 2.3.1 高频对电容的影响19-21
• 2.3.1.1 电容的等效模型19-20
• 2.3.1.2 电容的高频寄生效应分析20-21
• 2.3.2 高频对电感的影响21-23
• 2.3.2.1 电感的等效模型21-22
• 2.3.2.2 高频电感的寄生效应分析22-23
• 2.4 测量系统总体方案选择23-26
• 2.4.1 交流电桥法分析23-24
• 2.4.2 谐振法分析24-25
• 2.4.3 伏安法分析25-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 高频电容、电感测量系统硬件设计28-41
• 3.1 硬件系统总体架构设计28-29
• 3.2 STC90C516控制芯片介绍29
• 3.2.1 51处理器内核29
• 3.2.2 STC90C516资源29
• 3.3 系统电源电路29-31
• 3.3.1 系统电源电路的基本要求30
• 3.3.2 系统电源设计30-31
• 3.3.2.1 电源电路方案比较30
• 3.3.2.2 正负对称输出电源电路30-31
• 3.4 激励信号源电路31-34
• 3.4.1 DDS技术基本原理31-32
• 3.4.2 专用DDS集成芯片AD9850介绍32-33
• 3.4.3 系统激励信号源电路设计33-34
• 3.5 椭圆低通滤波器电路设计34-36
• 3.6 测量电路设计36-37
• 3.7 其他各模块电路设计37-40
• 3.7.1 真有效值转换电路37-38
• 3.7.2 缓冲电路38
• 3.7.3 A/D采样电路38-39
• 3.7.4 显示电路39
• 3.7.5 模拟开关电路39-40
• 3.8 本章小结40-41
• 第四章 高频电容、电感测量系统软件设计41-53
• 4.1 软件开发环境41-42
• 4.1.1 开发语言41
• 4.1.2 开发软件41-42
• 4.2 主体程序设计42-43
• 4.3 激励源控制模块43-44
• 4.4 电容、电感测量模块44-46
• 4.4.1 电容测量部分44-45
• 4.4.2 电感测量部分45-46
• 4.4.3 测量模块流程图46
• 4.5 A/D模块46-49
• 4.6 显示模块49-51
• 4.7 模拟开关模块51-52
• 4.8 本章小结52-53
• 第五章 系统调试与测试结果分析53-59
• 5.1 系统调试53-56
• 5.1.1 晶振输出调试53
• 5.1.2 AD9850输出波形调试53-54
• 5.1.3 实例测量54-56
• 5.2 测试结果56
• 5.3 误差分析56-57
• 5.3.1 误差来源56-57
• 5.3.2 减小误差方法57
• 5.4 本章小结57-59
• 第六章 全文总结59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63
• 附录1 激励信号源与系统电源电路63-64
• 附录2 控制与测量电路64-65
• 附录3 PCB板图65-66
• 附录4 实物图66-67

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈维;崔少辉;刘瑾;;虚拟仪器自动测试系统的自检方法[J];兵工自动化;2006年10期

2 柏荷;林君;韦建荣;;一种虚拟LCR测试仪的设计[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年03期

3 彭顺堂;耿向卫;倪发军;阎卫星;康建国;;基于PXI总线的某装备自动测试系统[J];四川兵工学报;2008年05期

4 何远辉;谭业双;;基于PXI总线的某型装备自动测试系统[J];四川兵工学报;2009年05期

5 吴忠杰,林君,韦建荣,朱虹;基于虚拟仪器技术微型阻抗测试仪的设计[J];电测与仪表;2005年01期

6 肖鹏;肖文;孙茂一;王巍;;基于FPGA和MCU的数字电桥的研制[J];电测与仪表;2009年10期

7 曹锐;;电能计量装置误差实时在线监测系统的研制[J];电测与仪表;2010年03期

8 宗剑;张鑫;牟龙华;;通用智能电网电量信号采集器[J];电工技术;2003年12期

9 刘敏,翟学丽,王晓璇,李钱光,许海霞,李志扬;光波导模场分布自动检测系统的研制[J];电光与控制;2005年03期

10 曹健;祝小平;吴延箭;郭俊峰;;采用微处理机提高导弹陀螺仪测试精度设计[J];弹箭与制导学报;2006年01期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 王辉明;肖翌;李守才;宗遐龄;薛诗桂;;超声波发射能量检测系统研究与应用[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年

2 黄雪明;任登娟;;基于单片机的多路数据采集系统[A];《IT时代周刊》2013年度论文集[C];2013年

3 王心刚;张进;陈剑挥;杨忠平;;房屋空气质量检测与传感器应用[A];公共安全中的化学问题研究进展（第三卷）[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 胡宾鑫;基于DLIA的交流阻抗谱测量系统关键技术研究[D];华中科技大学;2012年

2 彭第;基坑冻土挡墙强度及其影响因素的试验研究[D];吉林大学;2012年

3 甘露;探地雷达主机系统的研究与实现[D];武汉大学;2009年

4 黄非;基坑冻土挡墙强度及温度测控系统的研究[D];吉林大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 许琴;嵌入式手持式数字存储示波器软件设计[D];电子科技大学;2010年

2 侯佩韦;基于DSP的智能气相色谱检测系统研究[D];东华大学;2011年

3 刘秋明;奶牛产奶量自动检测系统的研究[D];河北农业大学;2011年

4 徐秀妮;基于VHDL语言的全同步数字频率计的设计与研究[D];长安大学;2011年

5 李晓波;面向自动变速器再制造的电磁阀数据采集系统开发[D];华南理工大学;2011年

6 李小波;仪器自检技术的研究和实现[D];杭州电子科技大学;2010年

7 姜钰;基于ARM9的人脸识别系统硬件平台设计[D];南京航空航天大学;2010年

8 陈小刚;GIS设备中SF6的微水含量检测系统的研究[D];南京航空航天大学;2010年

9 夏振春;基于CIS与ARM9的二维条码采集与识别系统研究[D];南京航空航天大学;2010年

10 夏寅昕;大型客机驾驶舱机组行为监测系统设计[D];上海交通大学;2011年

，

本文编号：819913