智能阻抗测量

2019-07-31 15:36发布

0 引言
RLC单独测量的方法有很多,对电阻的测量最为简单。电容电感对时变信号敏感,可将电容电感转换成与电量、时间和频率相关的物理量,通过对电量、时间或频率的测量获得电感电容值。目前通过不同的模拟电桥电路可以实现RLC参数的较精确测量,在测量时需要预先甄别RLC类型再选着合适的测量电桥和测量频率,因此测量时智能化水平不高。随着数字信号处理技术的成熟,以及AD芯片性能的提升,采用数字信号处理的方法逐渐替代了传统模拟测量信号相位、频率、幅度信息,降低了模拟器件的使用量和系统复杂程度,便于智能化控制。
基于MSP430的智能LRC测量系统,利用高速数模转换电路将信号量化处理,FPGA进行高速数字信号处理获得信号相位、幅值信息。这样不仅减少了模拟器件的数量,也减少了信号传输中的衰减和模拟器件温度变化以及供电变化等引入的附加干扰。此外,采用MSP430单片机的智能控制技术,使测量系统具备自动分析、识别、计算的能力。用户只需开机接入待测量元件即可获得待测元件的RLC值。

1 系统总体设计
系统采用矢量比例法测量RLC的方法,如图1所示。图中参考阻抗用标准阻抗R0代替Z0,可推导出:

由式(2)~(4)可知,只要知道Vx,V0实部、虚部就可以测量待测R,L和C的值。


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12条回答
51xlf
2019-07-31 22:04
2 系统硬件设计
测量仪的硬件由MCU模块、FPGA数据处理模块、A/D采样模块、单端转差分模块、测量接入模块、函数发生器模块、键盘模块、液晶显示模块构成,硬件框图如图3所示。


2.1 系统主控制MCU模块
仪器的控制核心采用MSP430F4617单片机,该芯片有2个16位定时模块单元,多路12位A/D采样转换模块,12位D/A转换模块,多路时钟系统,存储容量大,数量多的I/O口,在整个系统中是利用率比较高的器件。在系统测量过程中,首先用于分析测量数据,根据测量值与没定参数比较,然后再反馈给控制测量模块选择合适R0达到最佳测量状态。根据初步测量结果反馈控制函数发生器以及内部定时器选择合适函数频率,进行精确的测量,最终控制液晶显示器将测量的元件的电学特性RLC值输出显示。

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