前(qián)言 電阻(zǔ)，電(diàn)容(róng)，電(diàn)感(gǎn)測(cè)量(liáng)儀是(shì)實(shí)驗室(shì)及工程中(zhōng)經(jīng)常遇到的(dí)常用儀(yí)器(qì)。而目前(qián)現有RCL測量(liáng)儀，測(cè)量範(fàn)圍較窄。而且(qiě)它對於大(dà)電容(róng)，電感及小電容(róng)，電(diàn)感的(dí)測(cè)量精度不夠高(gāo)，智能化(huà)程度不夠好，儀器極(jí)其昂(áng)貴，限製了普(pǔ)通(tōng)電子實驗(yàn)人員(yuán)的使用。隨(suí)著(zhuó)單片機(jī)技術的發展，電(diàn)阻(zǔ)，電(diàn)容，電感(gǎn)的測量(liáng)精(jīng)度(dù)要求越來(lái)越(yuè)高(gāo)。可以實(shí)現儀(yí)表測量的自動(dòng)化(huà)，並能(néng)進行數(shù)據分(fēn)析處(chǔ)理(lǐ)，以達到儀表(biǎo)的(dí)高(gāo)可(kě)靠性(xìng)，高(gāo)精度和(hé)多(duō)功(gōng)能。本設(shè)計提出(chū)了(liǎo)一種利用(yòng)MCS51係(xì)列(liè)的STC89C52RC單(dān)片機和DDS函數(shù)信號發生(shēng)器(qì)來(lái)實(shí)現自動電阻(zǔ)，電容，電感的(dí)測(cè)量(liáng)，Q值等。精度高，範(fàn)圍(wéi)寬(kuān)，能顯(xiǎn)示信號(hào)頻率(shuài)，電壓(yā)，測(cè)量(liáng)時間，並有存儲(chǔ)功能，此(cǐ)儀器(qì)還(huán)可(kě)以完成(chéng)對(duì)其(qí)它參(cān)數(shù)的(dí)測量(liáng)。
1．方(fāng)案比較，論(lùn)證與(yǔ)選(xuǎn)擇 1.1 電阻(zǔ)，電感，電(diàn)容測量方(fāng)案比較，論(lùn)證與選擇(zé) (1)電(diàn)橋(qiáo)法：具有(yǒu)較高(gāo)的(dí)測量精(jīng)度(dù)，被廣泛采(cǎi)用(yòng)，現(xiàn)已派生(shēng)出許多(duō)類型。但(dàn)電橋(qiáo) 法測(cè)量(liáng)需(xū)要反復進行平衡(héng)調(tiáo)節(jié)，測量時(shí)間長，很難實(shí)現快速的自動(dòng)測量(liáng)。 (2)諧(xié)振法(fǎ)：要(yào)求(qiú)較高(gāo)頻率(shuài)的激勵信號，一(yī)般不(bù)容易滿足高精(jīng)度的要求(qiú)。由於(yú)測(cè) 試頻率不固(gù)定，測試(shì)速(sù)度(dù)也很難提(tí)高。 (3)伏安法：zui經(jīng)典的(dí)方法，它(tā)的測量原理(lǐ)來源(yuán)於阻(zǔ)抗的(dí)定義(yì)。即(jí)若(ruò)已(yǐ)知(zhī)流(liú)經被 測阻抗(kàng)的電流相(xiāng)量(liáng)並(bìng)測得被(bèi)測(cè)阻抗兩端(duān)的(dí)電壓，則通過比率(shuài)便可得到被測(cè)阻(zǔ) 抗(kàng)的(dí)相量。顯然(rán)，要實現這(zhè)種方法，儀器(qì)必須(xū)能(néng)進行(háng)相(xiāng)量測量及(jí)除法運(yùn)算(suàn). 綜合考慮，方案(àn)（3）綜合性(xìng)能優於(yú)其它(tā)兩(liǎng)中(zhōng)方(fāng)案(àn)，能(néng)在穩定的正(zhèng)弦波信號源(yuán)下(xià)較為(wéi)的(dí)測(cè)出(chū)待(dài)測(cè)元(yuán)件的(dí)電阻(zǔ)，電(diàn)容和(hé)電感的值。所以(yǐ)從(cóng)測量速(sù)度和(hé)測量精度(dù)雙重方麵(miàn)考慮，方案(àn)（3）滿足測量準確度要求(qiú)，且電(diàn)路原理(lǐ)簡單，連綫(xiàn)方(fāng)便，成(chéng)本很低。故本設(shè)計(jì)電阻，電容和電(diàn)感測量網(wǎng)絡(luò)采用(yòng)方案(àn)（3）。
1.2 信號發生(shēng)器方(fāng)案比較(jiào)，論(lùn)證(zhèng)與選(xuǎn)擇(zé) (1)石(shí)英(yīng)晶(jīng)體(tǐ)振(zhèn)蕩(dàng)電路(lù)：頻率(shuài)計振(zhèn)幅穩定性(xìng)較好(hǎo)，比(bǐ)較適合(hé)作(zuò)為波形(xíng)發生器。但(dàn)波(bō)形發(fā)生頻率由(yóu)晶(jīng)振(zhèn)頻率決定(dìng)，頻率(shuài)不便(biàn)於調節(jié)。本設計要(yào)求信號(hào)連續可調，故不(bù)能達(dá)到(dào)要求。 (2)傳(chuán)統(tǒng)的(dí)直接頻率(shuài)合(hé)成技術(shù)(DS)：該類方法能實(shí)現快速頻率變(biàn)換(huàn),具有(yǒu)低相位(wèi)噪聲以及所有(yǒu)方法中(zhōng)zui高的工(gōng)作頻率(shuài)。但(dàn)由於采用(yòng)大(dà)量(liáng)的倍(bèi)頻，分(fēn)頻，混頻和(hé)濾(lǜ)波環(huán)節(jié),導致(zhì)其(qí)結(jié)構復(fù)雜，體(tǐ)積(jī)龐大，成本昂貴,而且(qiě)容(róng)易產生過(guò)多(duō)雜散分量(liáng)。 (3)鎖(suǒ)相環式(shì)頻(pín)率(shuài)合成器(PLL)：該(gāi)類技術(shù)具有良(liáng)好窄帶跟蹤特性(xìng),可選(xuǎn)擇(zé)所(suǒ)需頻率(shuài)信號(hào),抑製(zhì)雜(zá)散分量,且省去大量濾波器,有(yǒu)利於集成化和小(xiǎo)型化(huà)。但由(yóu)於(yú)鎖相(xiāng)環(huán)本(běn)身(shēn)是個惰(duò)性環節,鎖定(dìng)時間較長,因而(ér)頻率(shuài)轉(zhuǎn)換時間較D長(cháng),且由(yóu)模擬方法(fǎ)合成(chéng)的(dí)正(zhèng)弦波的(dí)參(cān)數(如(rú)幅度，頻率和(hé)相位(wèi)等(děng)) 都難以定(dìng)量控製。 (4)直(zhí)接數字式頻率合成(chéng)器(Direct Digital Frequency Synthesizer)：該類方法具有(yǒu)高頻率(shuài)穩定(dìng)度，可達(dá)2的n次(cì)方個頻點(N為(wéi)相位累加器位(wèi)數(shù))，高(gāo)頻(pín)率(shuài)分辨率(shuài)，頻率純度(dù)高(gāo)以(yǐ)及(jí)極(jí)短(duǎn)的(dí)頻(pín)率轉換(huàn)時(shí)間（可達(dá)us量級(jí)），輸出相(xiāng)位噪(zào)聲(shēng)低，對(duì)參(cān)考頻率(shuài)源(yuán)的相(xiāng)位噪聲(shēng)有改善(shàn)作用(yòng)。此外,全數(shù)字(zì)化(huà)結(jié)構(gòu)便於集(jí)成,輸出(chū)相(xiāng)位連(lián)續,頻(pín)率(shuài)，相(xiāng)位和幅度均(jūn)可實現程(chéng)控,體(tǐ)積小，重量輕(qīng)，能(néng)夠實現任意波(bō)形。
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更新(xīn)時間(jiān)：2015-12-25
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