第十五章 阻抗信号测量与分析
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综合实验三机械阻抗的测量1、实验目的(1) 了解并掌握机械阻抗的概念。
(2) 掌握机械阻抗的测量原理与测量方法。
(3) 了解结构参数的变化对阻抗的影响。
2、实验内容(1) 对被测对象的机械结构分析和功能分析;(2) 用正弦激励的方法,测定机械结构系统的幅频特性和相频特性;(3) 不断改变正弦激振力信号的频率,观察物体结构振动时的幅值、相位的变换过程;(4) 记录下频率、幅值相位的数据,并绘出幅频和相频特性曲线图(5) 利用实验结果对被测对象进行分析与讨论。
3、实验系统框图及实验仪器设备3.1、系统框图如图1所示。
图1 机械阻抗实验系统框图3.2、实验仪器设备(1) 机床(2) B&K2010分析仪(3) 加速度计(4) 电荷放大器(5) 信号放大器(6) 电磁激振器(7) 功率放大器(8) 阻抗头(9) 相位差计4、实验步骤(1) 熟悉仪器,掌握2010型频谱分析仪,2712型功率放大器,2650型电荷放大器以及2971型相位差计各旋钮和开关的用途及调整方法,在单台工作下进行实际操作;(2) 仪器连线如图1所示,开机前将每台仪器的输出端调整旋钮调至最小档位;输入端调整旋钮调至最大档位,以确保仪器安全;(3) 首先将2010型外差式频谱分析仪的“正弦信号输出”接至2712型功率放大器的“输入端”,再将2712的输出信号接至激振器,激振器以柔性安装方式悬于支架上,并通过柔性杆和阻抗头与被测物体刚性连接;(4) 物体振动响应信号,经加速度计和2650型电荷放大器后,分别送入2971型相位差计和2010型频谱分析仪以测量物体的振动信号与力信号的相位差和振幅大小值。
(5) 把直流电源的电压调至15V,电路调至0.5A,功率放大器的电路限定值(currentlimit)为3,输出阻抗为High,放大倍数为最大值。
连线完毕,检查各台仪器输出、输入旋钮无误后,按图上信号顺序打开仪器电源开关。
(6) 将2010型频谱分析仪的频率调至50Hz,正弦信号输出粗调幅值调至0.3V档位。
阻抗测量仪操作指南引言阻抗测量仪作为一种常用的电子测试仪器,广泛应用于各个领域,包括电子工程、通信、医学和材料科学等。
它可以用来测量电路元件和材料的阻抗特性,有助于工程师和科研人员进行可靠性分析和性能评估。
本文将为大家提供一份简明扼要的阻抗测量仪操作指南,帮助读者了解如何正确使用和操作阻抗测量仪。
1. 基本原理阻抗测量仪基于交流电路理论和电压、电流测量原理。
它通过向电路中施加交流电压或电流信号,并测量电路中的电压和电流响应,从而计算得到电路的阻抗。
阻抗测量仪一般包括信号源、测量电压或电流的通道、计算器和显示器等组成部分。
2. 仪器设置在开始阻抗测量之前,首先需要正确设置仪器。
通常,仪器上会有一些旋钮和按钮,用于选择测量的参数和模式。
根据测量需求,需要选择合适的参数,如频率、信号幅度等。
此外,还需要连接合适的电缆和传感器,确保仪器与待测物之间的连通性良好。
3. 校准与校验阻抗测量仪的准确性对于测量结果的可靠性至关重要。
因此,在进行正式的测量之前,应当进行校准和校验。
校准可通过使用标准电阻和电容等校准件进行,以确认仪器的准确性。
校验则可以通过测量已知阻抗的元件或材料,验证仪器的准确性。
在校准和校验过程中,应当遵循仪器的操作手册和相关标准,确保结果的准确性和可重复性。
4. 测量步骤在进行阻抗测量时,需要按照以下步骤进行:(1) 设置合适的频率和信号幅度。
一般情况下,需要根据被测物的特性进行选择。
低频适用于测量大电容和大电感,而高频适用于测量小电容和小电感。
(2) 将被测物与仪器连接。
根据被测物的类型,选择合适的电缆和传感器,并正确连接到仪器上。
(3) 开始测量。
根据仪器的操作手册,按下开始测量的按钮或旋钮,仪器即会开始采集数据并进行计算。
(4) 分析和记录结果。
通过显示屏或输出接口,可以获得测量结果。
根据需求,可以对结果进行分析和处理,并记录在相关文件或报告中。
5. 结果解读阻抗测量仪的测量结果主要体现为电阻、电感和电容等参数。
阻抗测量技术
阻抗是指电路或器件对交流电流的抵抗程度,它是电路分析和设计中非常重要的参数之一。
阻抗可以用来描述电路中的电阻、电感和电容等元件的特性,因此在电子工程、通信工程、生物医学工程等领域都有广泛的应用。
阻抗测量技术是指利用测量仪器对电路或器件的阻抗进行测量和分析的技术。
阻抗测量技术包括直流阻抗测量、交流阻抗测量、频率响应分析、瞬态响应分析等多种方法。
直流阻抗测量是一种常用的阻抗测量方法,它主要利用电桥、万用表等测试设备对电路中的电阻进行测量。
直流阻抗测量适用于需要精确测量电路中电阻值的情况。
交流阻抗测量是一种更加复杂的阻抗测量方法,它可以用来测量电路中的电感和电容等元件的阻抗特性。
交流阻抗测量主要利用网络分析仪等仪器对电路中的阻抗参数进行测量。
频率响应分析是指利用信号发生器和示波器等设备对电路的频率响应进行测试和分析的技术。
频率响应分析可以用来测量电路中不同频率下的阻抗特性,对于需要对电路的频率响应进行优化的情况非常有用。
瞬态响应分析是指利用示波器等设备对电路在瞬间变化时的响应进行测试和分析的技术。
瞬态响应分析可以用来测量电路中的瞬态响应特性,对于需要对电路在瞬间变化时的响应进行优化的情况非常有用。
总之,阻抗测量技术是电路分析和设计中非常重要的部分,它可以帮助工程师更好地理解和设计电路,为各种领域的电子工程、通信工程、生物医学工程等技术的发展提供了重要的支持。
阻抗测试⽅法成品阻抗测试⽅法:1、仪器设置:⽹络分析仪:CENTER:200MHz SPAN:2MHz(视被测电缆的长度进⾏设定)MEAS:S12 或S21 FORMA T:Phase直通校准注意:校准完毕为⼀条数值为零的直线,SPAN更改不同的数值需要重新校准。
2、电容测量仪测试电容值。
(数值现实稳定可以读取数值)。
3、相位差的测量:⽹络分析仪连接被测电缆,显⽰相位值,按照以下⽅式进⾏读取数值:打开菜单MARKER SERACH,target value设置为0,打开multi target search ,记录两个标记点的频率值(注意:选择红圈内数值最接近的标记点)。
如上图所⽰:应选择标记点1、2。
δf=(fm -fn)/m-n4、按照特性阻抗的公式:平均特性阻抗=1000/(δf*c)δf单位为MHz, C为测量的电容值:单位nf。
注意事项:1、测试频率差时被测电缆的接头状态必须和测试电容的接头状态保持⼀致。
2、target value设置为0,以避免产⽣误差。
3、保证校准状态有效。
相对传播速度的测量⽅法:1:相对传播速度的定义:信号在介质中的传播速度与⾃由空间的传播速度之⽐。
2、仪器的设置:⽹络分析仪进⾏测试:CENTER:200MHz SPAN:1MHzMEAS:S12 或S21FORMA T:Group delay直通校准校准后为⼀条数值为零的直线。
3、连接被测电缆,打开Marker Factions ,将统计功能打开。
读取平均值即为延迟时间t。
4、按照下列公式计算相对传播速度:V =L/(t?c) ?100%V:相对传播速度。
L:电缆的实际长度(⽶)c=3.0?108⽶/秒t :延迟时间(秒)。
电缆相位及电长度测试及计算⽅法:1、仪器的设置:⽹络分析仪设置:CENTER:要求测试频点SPAN:10MHz(或者按照通知单要求设置起始终⽌频率)MEAS:S12 或S21 FORMA T:Extend Phase直通校准校准后为⼀条数值为零的直线。
综合实验三机械阻抗的测量1、实验目的(1) 了解并掌握机械阻抗的概念。
(2) 掌握机械阻抗的测量原理与测量方法。
(3) 了解结构参数的变化对阻抗的影响。
2、实验内容(1) 对被测对象的机械结构分析和功能分析;(2) 用正弦激励的方法,测定机械结构系统的幅频特性和相频特性;(3) 不断改变正弦激振力信号的频率,观察物体结构振动时的幅值、相位的变换过程;(4) 记录下频率、幅值相位的数据,并绘出幅频和相频特性曲线图(5) 利用实验结果对被测对象进行分析与讨论。
3、实验系统框图及实验仪器设备3.1、系统框图如图1所示。
图1 机械阻抗实验系统框图3.2、实验仪器设备机械振动综合实验装置(装配简支梁)1套力锤1只加速度传感器1只电荷放大器1台数据采集仪1台信号分析软件(锤击测振软件)1套计算机1台模态分析软件1套4、模态分析基本原理工程实际中的振动系统都是连续弹性体,只有掌握无限多个点在每一瞬间时的运动情况,才能全面描述系统的振动,因此,理论上它们都属于无限多自由度的系统,需要用连续模型才能加以描述。
但实际上通常采用简化的方法,归结为有限个自由度的模型来进行分析,即将系统抽象为由一些集中质量块和弹性元件组成的模型。
如果简化的系统模型中有n个集中质量,一般它便是一个n自由度的系统,需要n个独立坐标来描述它们的运动,系统的运动方程是n个二阶互相耦合(联立)的常微分方程。
模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下,通过实验数据的处理和分析,寻求其“模态参数”,是一种参数识别的方法。
模态分析的实质,是一种坐标转换。
其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量,放到所谓“模态坐标系统”中来描述。
这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。
也就是说在这个坐标下,振动方程是一组互无耦合的方程,分别描述振动系统的各阶振动形式,每个坐标均可单独求解,得到系统的某阶结构参数。
经离散化处理后,一个结构的动态特性可由N阶矩阵微分方程描述:(1)式中f(t)为N维激振向量;x,,分别为N维位移、速度和加速度响应向量;M、K、C分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵,通常为实对称N阶矩阵。
电压与阻抗的测量技术与方法一、测量特点(一)电压测量(1)频率范围宽除直流外,交流电压的频率从Hz(甚至更低)~Hz。
(2)电压范围广①微弱信号:心电医学信号、地震波等,纳伏级(V);②超高压信号:电力系统中,数百千伏。
(3)电压波形的多样化电压信号波形是被测量信息的载体。
各种波形:纯正弦波、失真的正弦波、方波、三角波、阶梯波。
(4)测量精度的要求差异很大:~。
(5)测量速度的要求差异很大①静态测量:直流(慢变化信号),几次/秒;②动态测量:高速瞬变信号,数亿次/秒(几百MHz);③精度与速度存在矛盾,应根据需要而定。
(6)被测电路的输出阻抗匹配在多级系统中,输出级阻抗对下一输入级有影响。
①直流测量中,输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分压,使测量结果偏小。
如:采用电压表与电流表测量电阻,当测量小电阻时,应采用电压表并联方案;当测量大电阻时,应采用电流表串联方案;②交流测量中,输入阻抗的不匹配引起信号反射。
(7)抗干扰性能:工业现场测试中,存在较大的干扰。
(二)阻抗测量①保证测量条件与工作条件尽量一致;测量时所加的电流、电压、频率、环境条件等必须尽可能接近被测元件的实际工作条件,否则,测量结果很可能无多大价值;②了解RLC的自身特性;在选用RLC元件时就要了解各种类型元件的自身特性。
例如,线绕电阻只能用于低频状态;电解电容的引线电感较大;铁芯电感要防止大电流引起的饱和。
二、测量原理(一)电压测量①绝对误差②相对误差要减少误差,就必须使电压表的输入电阻远大于。
(二)阻抗测量三、测量方法(一)电压测量的分类①交流电压的模拟测量方法表征交流电压的三个基本参量:有效值、峰值和平均值。
以有效值测量为主。
方法:交流电压(有效值、峰值和平均值)→直流电流→驱动表头→指示。
②数字化直流电压测量方法模拟直流电压→A/D转换器→数字量→数字显示(直观)→数字电压表(DVM),数字多用表(DMM)。
③交流电压的数字化测量交流电压(有效值、峰值和平均值)→直流电压→A/D转换器→数字量→数字显示→DVM(DMM)的扩展功能。
阻抗测量学院:电子与信息工程学院班级:姓名:学号:指导老师日期:摘要:阻抗是描述网络和系统的一个重要参量。
在集中参数系统中,表明能量损耗的参量是电阻元件R,而表明系统储存能量及其变化的参量是电感元件L和电容元件C。
严格地分析这些元件内的电磁现象是非常复杂的,因而在一般情况下,往往把它们当作不变的常量来进行测量。
需要指出的是,在阻抗测量中,测量环境的变化、信号电压的大小及其工作频率的变化等都将直接影响测量的结果。
常用的测量阻抗的方法主要有三种,谐振法测量阻抗、利用变换器测量阻抗、电桥法测量阻抗。
比较这三种方法后选择电桥法测量阻抗,就此方法具体介绍了四臂电桥、变量器电桥、双T电桥测量阻抗的原理,总结了三种电桥的优缺点。
为了实现阻抗的高精度测量,提出了在不同的频率范围内,应选用不同的电桥法。
在阻抗的实际测量中,具有指导性作用。
本文对此进行了研究与讨论。
关键词:阻抗阻抗测量四臂电桥变量器电桥双T电桥1.引言在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
阻抗的单位是欧。
阻抗匹配(Impedance matching)在高频设计中是一个常用的概念,是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。
大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
而阻抗测量对于阻抗匹配是极其重要的。
本文对阻抗的测量进行了研究。
阻抗测量技术
阻抗测量技术是一种用于测量电路或系统中的阻抗的方法。
阻抗是指电路或系统对电流或电压的阻碍程度,是电路或系统的特性之一。
阻抗测量技术可以用于测试电容、电感、电阻等元件的阻抗,也可以用于测试复杂电路或系统的总体阻抗。
常用的阻抗测量技术包括交流电桥、矢量网络分析仪、阻抗分析仪等。
这些技术都有各自的优缺点和适用范围,需要根据具体的测量需求选择合适的技术。
阻抗测量技术在电子工程、通信工程、材料科学等领域中有着广泛的应用。
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阻抗测量原理阻抗测量是一种用于测量电路或电子元件对交流电信号的阻力的方法。
在电子工程中,阻抗测量是非常重要的,因为它可以帮助工程师们了解电路的性能和特性。
本文将介绍阻抗测量的原理及其在电子工程中的应用。
首先,让我们来了解一下阻抗的概念。
阻抗是电路或电子元件对交流电信号的阻力,它包括电阻和电抗两部分。
电阻是电路对电流的阻力,而电抗则包括电感和电容两种。
在交流电路中,电阻、电感和电容都会对电流产生影响,因此我们需要测量它们的阻抗来了解电路的性能。
阻抗测量的原理基于欧姆定律和基尔霍夫定律。
欧姆定律指出,电阻的阻抗与电阻成正比,而基尔霍夫定律则描述了电路中电流和电压的关系。
通过测量电路中的电流和电压,我们可以计算出电路的阻抗。
在实际应用中,我们通常使用示波器、信号发生器和万用表等仪器来进行阻抗测量。
示波器可以用来观察电路中的电压波形,信号发生器则可以产生不同频率的交流信号,而万用表则可以测量电路中的电流和电压。
通过这些仪器的配合,我们可以准确地测量电路的阻抗。
阻抗测量在电子工程中有着广泛的应用。
在电路设计和测试中,工程师们经常需要对电路的阻抗进行测量,以确保电路的正常工作。
此外,在无线通信和射频工程中,阻抗匹配是非常重要的,因为它可以影响信号的传输和接收质量。
通过阻抗测量,工程师们可以优化无线电路的设计,提高通信质量。
总之,阻抗测量是电子工程中的重要技术,它可以帮助工程师们了解电路的性能和特性。
通过测量电路的阻抗,我们可以优化电路设计,确保电路的正常工作。
在未来的电子工程中,阻抗测量将继续发挥重要作用,促进电子技术的发展和应用。
希望本文对阻抗测量原理有所帮助,谢谢阅读!。