專(zhuān)利名稱(chēng)：同步多頻阻抗測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元件分析、材料分析及相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種適用于不同頻率的待測(cè)樣阻抗的快速測(cè)量的同步多頻測(cè)量方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前一般測(cè)量阻抗的方法是通過(guò)阻抗測(cè)量裝置加以完成的。在測(cè)量過(guò)程中，利用阻抗測(cè)量裝置中的激勵(lì)源，使其發(fā)出某一設(shè)定頻率的激勵(lì)波形作用于待測(cè)阻抗和與待測(cè)阻抗相串聯(lián)的已知阻值的參考阻抗，再通過(guò)矢量電壓表檢測(cè)待測(cè)阻抗和參考阻抗上的電壓，計(jì)算得到待測(cè)阻抗。該方法具有頻率范圍廣、精度高的特點(diǎn)。但是，現(xiàn)有測(cè)量阻抗的方法存在以下不足當(dāng)需要測(cè)量不同頻率的阻抗時(shí)，現(xiàn)有的阻抗測(cè)量方法只能在一個(gè)頻率點(diǎn)測(cè)量完之后，再繼續(xù)測(cè)量另一個(gè)頻率點(diǎn)，即在任一時(shí)刻只能測(cè)量待測(cè)樣在單一頻率的阻抗。這樣，測(cè)量待測(cè)樣在多個(gè)頻率的阻抗就需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，因此，難以快速測(cè)量待測(cè)樣阻抗的頻率譜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決上述問(wèn)題，提供一種同步多頻阻抗測(cè)量方法，能夠克服在任一時(shí)刻只能測(cè)量單個(gè)頻率下阻抗的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量多個(gè)不同頻率的阻抗；本發(fā)明的再一目的是，提供所述同步多頻阻抗測(cè)量方法的一種測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同頻率同時(shí)作用于待測(cè)樣，而又能同時(shí)分開(kāi)測(cè)量不同頻率的阻抗，進(jìn)而達(dá)到同時(shí)作用、同時(shí)測(cè)量的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。一種同步多頻阻抗測(cè)量方法，包括以下步驟(I)將多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器；(2)在所述待測(cè)阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓，在所述參考阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓；(3)分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表；矢量電壓表包括移相器、開(kāi)關(guān)、乘法器、低通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器；(4)將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；(5)每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓的電壓值；同樣每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓的電壓值；(6)根據(jù)多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓和與其對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓，獲得不同頻率的對(duì)應(yīng)阻抗。進(jìn)一步，在所述步驟(I)之后包括通過(guò)混頻器將生成的多個(gè)不同頻率的輸入電壓進(jìn)行疊加的步驟。進(jìn)一步，在所述步驟(5)中包括通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)在每一所述不同頻率的矢量輸入電壓測(cè)量之后切換至對(duì)應(yīng)的同一頻率矢量參考電壓測(cè)量的步驟。為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。一種同步多頻阻抗測(cè)量裝置，包括加載模塊、生成模塊、傳送模塊、相乘模塊、濾波模塊以及獲取模塊；所述加載模塊用于將多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器；所述生成模塊用于在所述待測(cè)阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓，在所述參考阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓；所述傳送模塊用于分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表；矢量電壓表包括移相器、開(kāi)關(guān)、乘法器、低通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器；所述相乘模塊用于將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；所述濾波模塊用于每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓的電壓值；同樣每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓的電壓值；所述獲取模塊用于根據(jù)多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓和與其對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓，獲得不同頻率的對(duì)應(yīng)阻抗。進(jìn)一步，本發(fā)明所述同步多頻阻抗測(cè)量裝置還包括一疊加模塊，所述疊加模塊用于通過(guò)混頻器將生成的多個(gè)不同頻率的輸入電壓進(jìn)行疊加。進(jìn)一步，本發(fā)明所述同步多頻阻抗測(cè)量裝置還包括一開(kāi)關(guān)模塊，所述開(kāi)關(guān)模塊用于通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)在每一所述不同頻率的矢量輸入電壓的測(cè)量之后切換至對(duì)應(yīng)的同一頻率矢量參考電壓的測(cè)量。本發(fā)明的積極效果是通過(guò)設(shè)置多個(gè)不同頻率的激勵(lì)源和矢量電壓測(cè)量電路，使每一矢量電壓測(cè)量電路獨(dú)立測(cè)量本頻率的阻抗，并且不受其他頻率電壓的干擾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同頻率的激勵(lì)源同時(shí)作用于待測(cè)樣，又能同步分開(kāi)檢測(cè)不同頻率的阻抗。本發(fā)明不僅具有傳統(tǒng)方法的準(zhǔn)確性高、測(cè)量頻率范圍寬的特點(diǎn)，更具有快速測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1A是本發(fā)明所述同步多頻阻抗測(cè)量方法的流程示意圖。圖1B是本發(fā)明所述同步多頻阻抗測(cè)量方法實(shí)施在阻抗測(cè)量系統(tǒng)的連接示意圖。圖2是本發(fā)明所述同步多頻阻抗測(cè)量裝置的連接示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的所述同步多頻阻抗測(cè)量方法的流程示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的所述同步多頻阻抗測(cè)量方法的流程示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)分別為10、激勵(lì)源；11、待測(cè)阻抗；12、參考阻抗；15、運(yùn)算放大器；20、移相器；30、開(kāi)關(guān)；40、乘法器；50、低通濾波器；60、A/D轉(zhuǎn)換器；70、計(jì)算機(jī)；M210、加載模塊；M215、疊加模塊；M220、生成模塊；M230、傳送模塊；M240、相乘模塊；M250、濾波模塊；M255、開(kāi)關(guān)模塊；M260、獲取模塊。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明同步多頻阻抗測(cè)量方法及裝置作詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1A，一種同步多頻阻抗測(cè)量方法，包括如下步驟步驟S110，將多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器；步驟S120，在所述待測(cè)阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓，在所述參考阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓；步驟S130，分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表；矢量電壓表包括移相器、開(kāi)關(guān)、乘法器、低通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器；步驟S140，將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；步驟S150，每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓的電壓值；同樣每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓的電壓值；步驟S160，根據(jù)多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓和與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓，獲得不同頻率的對(duì)應(yīng)阻抗。
以下對(duì)上述步驟做詳細(xì)說(shuō)明步驟SllO :將多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器。本發(fā)明所述的同步多頻阻抗測(cè)量方法通過(guò)阻抗測(cè)量系統(tǒng)(參考圖1B)加以完成的。所述阻抗測(cè)量系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)測(cè)量單一頻率的阻抗時(shí)所使用的阻抗測(cè)量系統(tǒng)相似。在本發(fā)明所述實(shí)施方式中，阻抗測(cè)量系統(tǒng)包括多個(gè)激勵(lì)源10、測(cè)量橋路(圖中未示)、多個(gè)矢量電壓表(圖中未示)和計(jì)算機(jī)70。所述測(cè)量橋路包括待測(cè)樣(或稱(chēng)待測(cè)阻抗11)、參考阻抗12和運(yùn)算放大器13。其中，所述激勵(lì)源10作用于所述待測(cè)樣。所述激勵(lì)源10為多個(gè)不同頻率(或稱(chēng)混頻)的激勵(lì)源，所述激勵(lì)源10發(fā)出的波形為正弦波。多個(gè)激勵(lì)源10所產(chǎn)生的正弦波同時(shí)作用于待測(cè)樣的阻抗上。所述激勵(lì)源10由計(jì)算機(jī)70控制并生成所需不同頻率的多個(gè)波形。每一不同頻率的所述矢量電壓表與同一頻率所述激勵(lì)源10對(duì)應(yīng)，即每一頻率的激勵(lì)源10與矢量電壓表成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此在阻抗測(cè)量過(guò)程中，需要同步測(cè)量多少個(gè)不同頻率的阻抗，則需要多少個(gè)激勵(lì)源10和對(duì)應(yīng)的矢量電壓表，即需要同步測(cè)量N個(gè)不同頻率的阻抗，則需要N個(gè)激勵(lì)源10和N個(gè)矢量電壓表。每一個(gè)激勵(lì)源10通過(guò)共用的測(cè)量橋路傳送至對(duì)應(yīng)的各自的矢量電壓表供其測(cè)量使用。每一所述矢量電壓表用于檢測(cè)某一頻率的矢量電壓。所述矢量電壓表包括移相器20、開(kāi)關(guān)30、乘法器40、低通濾波器50和A/D轉(zhuǎn)換器60(或模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。所述乘法器40和低通濾波器50組成解調(diào)器(圖中未示)。解調(diào)器與移相器20連接，移相器20給解調(diào)器提供解調(diào)所用的正弦和余弦的參考信號(hào)。在此步驟中可以進(jìn)一步包括步驟通過(guò)混頻器15將生成的多個(gè)不同頻率的輸入電壓進(jìn)行置加。步驟S120 :在所述待測(cè)阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓，在所述參考阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓。當(dāng)多個(gè)激勵(lì)源10產(chǎn)生的電壓疊加在待測(cè)阻抗11上，會(huì)形成多頻疊加的電流，該電流同樣流過(guò)參考阻抗12，并產(chǎn)生參考電壓。由于待測(cè)阻抗11和參考阻抗12的一端為地電位，而另一端分別為輸入電壓(在待測(cè)阻抗11上)和參考電壓(在參考阻抗12上)。其中，在待測(cè)阻抗11上形成的電壓稱(chēng)為矢量輸入電壓，在參考阻抗12上形成的電壓稱(chēng)為矢量參考電壓。步驟S130 :分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表。其中，在此步驟中，通過(guò)使用測(cè)量橋路的運(yùn)算放大器13使待測(cè)樣(或稱(chēng)待測(cè)阻抗11)的一端為地電位，另一端為待測(cè)樣上的待測(cè)電壓(或稱(chēng)輸入電壓)，該電壓傳送至矢量電壓表進(jìn)行測(cè)量；參考阻抗12與待測(cè)樣串聯(lián)，其電流也相等，且參考阻抗的一端為地電位，另一端為參考矢量電壓，也傳送至矢量電壓表進(jìn)行測(cè)量。兩個(gè)電壓(輸入電壓和參考電壓)由開(kāi)關(guān)30選擇后傳送至對(duì)應(yīng)的矢量電壓表測(cè)量，每一頻率通道是相同的。步驟S140 :將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值。在此步驟中，首先通過(guò)所述移相器20將輸入的激勵(lì)信號(hào)移相0°和90°，再利用所述乘法器40將輸入波形相乘，并輸出至低通濾波器50。步驟S150 :每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓的電壓值；同樣每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓的電壓值。在此步驟中利用低通濾波器50獲取直流電壓之后，利用所述A/D轉(zhuǎn)換器60將該直流電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送至計(jì)算機(jī)70。
進(jìn)一步包括步驟通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)30在每一所述不同頻率的矢量輸入電壓的測(cè)量之后切換至對(duì)應(yīng)的同一頻率矢量參考電壓的測(cè)量。也就是說(shuō)同一頻率中，其矢量輸入電壓和矢量參考電壓要先后測(cè)量；不同頻率是不分先后，可同步測(cè)量。所述開(kāi)關(guān)30用于選擇同頻率的輸入電壓或參考電壓進(jìn)行測(cè)量。步驟S160 :根據(jù)多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓和與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓，獲得不同頻率的對(duì)應(yīng)阻抗。所述計(jì)算機(jī)70用于計(jì)算矢量輸入電壓和矢量參考電壓，分別獲得矢量值和相位，以利用極坐標(biāo)求得相應(yīng)頻率的阻抗。本發(fā)明的同步多頻阻抗測(cè)量方法克服現(xiàn)有技術(shù)在任一時(shí)刻只能測(cè)量單個(gè)頻率阻抗的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量多個(gè)不同頻率的阻抗；而且能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)不同頻率同時(shí)作用于待測(cè)樣，而又能同時(shí)分開(kāi)測(cè)量不同頻率的阻抗，進(jìn)而達(dá)到同時(shí)作用、同時(shí)測(cè)量的目的。以下為多個(gè)不同頻率(cop n)同時(shí)作用于待測(cè)樣上，同時(shí)分開(kāi)測(cè)量不同頻率的阻抗的步驟的詳細(xì)說(shuō)明 參考步驟SI 10，多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器。Co1, Co2... n等11個(gè)波形疊加，并作用在待測(cè)阻抗和參考阻抗上。參考步驟S120，在待測(cè)阻抗上生成的矢量電壓為Vi = An + Ojl) + Aj2 sin( 2/ + di2) +... + Ain sin( n/ + Oin)，在參考阻抗上生成的矢量電壓
為Vr = Aa sin(f￡ ,I + dA ) + Ar2+ Or2) +... + Arn sin( y / + On)參考步驟S130，分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表。N個(gè)不同頻率的矢量電壓實(shí)施同步解調(diào)時(shí)，需要N個(gè)移相器、N個(gè)開(kāi)關(guān)、N個(gè)乘法器、N個(gè)低通濾波器和一個(gè)共用的A/D轉(zhuǎn)換器。w i的移相器產(chǎn)生sin(to J)和cos (to J), w2的移相器產(chǎn)生sin(co2t)和cos(co2t), wn的移相器產(chǎn)生sin(cont)和cos(cont)。參考步驟S140，將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值。將待測(cè)阻抗電壓污分別與《1的移相器產(chǎn)生sin ( J)和coMo^t)相乘，得到[Ansin (co xt+ 9 n)+Ai2sin (co 2t+ 9 i2) +. +Ainsin (cont+ 0 in) ] *sin (co xt) = An/2 [cos 9 n-cos (2 w xt+ 9 n) ] +Ai2/2 [cos (w 2t+ 9 i2- w xt) -cos (w 2t+ 9 i2+ xt) ] +. +Ain/2 [cos (w nt+ 9 in- co xt) -cos (co nt+ 0 in+ co xt)]和[Ansin (co xt+ 9 n)+Ai2sin (co 2t+ 9 i2)+. . . +Ainsin (cont+ 0 in) ] cos (co xt) =Ail/2 [sin 9 n+sin (2 co xt+ 9 n) ] +Ai2/2 [sin (co 2t+ 9 i2_ co xt) +sin (co 2t+ 9 i2+ co xt) ]+. . . +Ain/2 [
sin(cont+ 0 in-coW+sinbnt+ 0 比+c^t)] □以此類(lèi)推，將待測(cè)阻抗電壓拓分別與％的移相器產(chǎn)生sin(ont)和C0S(ont)相乘，得到[Ansin(co A+ 0 n)+Ai2sin(co2t+ 0 i2) +. +Ainsin(cont+ 0 in)] *sin(cont) = An/2[cos (w xt+ Q n_ co nt) —cos ( w xt+ Q n+ co nt) ] +Ai2/2 [cos (w 2t+ 9 i2~ ^ nt)—cos (w 2t+ 9 i2+ wnt)]+. +Ain/2[cos 9 in_cos (2 cont+ 0 in)]和[Ansin(co A+ 9 n)+Ai2sin(co2t+ 9 i2) +. +Ainsin (cont+ 0 in) ] *cos (cont) = An/2 [sin (co xt+ 9 n-cont)+sin (co xt+ 9 n+cont) ]+Ai2/2 [sin(C02t+ Q i2-cont)+sin(co2t+ 0 i2+^nt)]+. +Ain/2[sin 0 in+sin (2 cont+ 9 in) ] □同理，將參考電壓污分別與O1的移相器產(chǎn)生Sin(C^t)和cosbit)相乘，得到[Arlsin (co j+ 9 rl)+Ar2sin (co 2t+ 9 r2) +. +Arnsin (cont+ 0 rn) ] sin (co xt) = Arl/2 [cos 9 rl—cos (2 co xt+ 9 rl) ] +Ar2/2 [cos ( 9 2t+ 9 r2— o xt)—cos ( 9 2t+ 9 r2+ o J) ] + 和.+Arn/2 [cos (^nt+ 9 rn_coit)_cos(cont+ 0 rn+co xt) ] [Arlsin (co xt+ 9 rl)+Ar2sin (co 2t+ 9 r2) +. +Arnsin (cont+9 rn) ] *cos (co xt) = Arl/2 [sin 9 rl+sin (2 co xt+ 9 rl) ] +Ar2/2 [sin (co 2t+ 9 r2_co J)+sin (co 2t+Q r2+co xt) ]+. +Arn/2 [sin (cont+ 0 rn_coit)+sin(cont+ 0 rn+co xt) ] 以此類(lèi)推，將參考電壓污分別與con的移相器產(chǎn)生sin(ont)和C0S(ont)相乘，得到[Arlsin(co A+ 0 rl)+Ar2Sin(co2t+ 0 r2) +. +Arnsin(cont+ 0 rn)] *sin(cont) = Arl/2[cos(co xt+ 9 rl— co nt) —cos (co xt+ 9 rl+ co nt) ] +Ar2/2 [cos (co 2t+ 9 r2— o nt) —cos (co 2t+ 9 r2+ co nt) ] + +Arn/2 [cos 9 rn-cos (2 wnt+ 0 rn)][Ansin (co J+ 9 n)+Ai2sin (co 2t+ 9 i2) +. +AinSin (cont+ 0 in) ] cos (cont)和=An/2[sin(co xt+ 9 n_cont)+sin(co A+ 9 n+ cont) ] +Ai2/2[sin(co2t+ 9 i2-cont)+sin (co2t+ 9 i2+ ont)]+. +Ain/2[sin 0 in+sin(2cont+ 9 in) ] □參考步驟S150，若選用co x時(shí)，送入矢量輸入電壓污，通過(guò)低通濾波器將高頻交
流成分濾除，得到直流分量4 C°S&和4l "I11 °a以用于計(jì)算一中的參數(shù)Ail和0il;當(dāng)
送入矢量參考電壓g，通過(guò)低通濾波器將高頻交流成分濾除，得到直流分量H 2 rl
沖丨，以用于計(jì)算一中的參數(shù)Art和ert;同理，若選用《n時(shí)，送入矢量輸入電壓p通
過(guò)低通濾波器將高頻交流成分被濾除，得到直流分量% 以用于計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種同步多頻阻抗測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器； (2)在所述待測(cè)阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓，在所述參考阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓； (3)分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表；矢量電壓表包括移相器、開(kāi)關(guān)、乘法器、低通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器； (4)將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值； (5)每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓的電壓值；同樣每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓的電壓值； (6)根據(jù)多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓和與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓，獲得不同頻率的對(duì)應(yīng)阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步多頻阻抗測(cè)量方法，其特征在于在所述步驟(I)之后包括通過(guò)混頻器將生成的多個(gè)不同頻率的輸入電壓進(jìn)行疊加的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步多頻阻抗測(cè)量方法，其特征在于在所述步驟(5)中包括通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)在每一所述不同頻率的矢量輸入電壓測(cè)量之后切換至對(duì)應(yīng)的同一頻率矢量參考電壓測(cè)量的步驟。
4.一種同步多頻阻抗測(cè)量裝置，其特征在于，包含加載模塊、生成模塊、傳送模塊、相乘模塊、濾波模塊以及獲取模塊； 所述加載模塊用于將多個(gè)不同頻率的輸入電壓與對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的參考電壓同時(shí)加載于測(cè)量橋路；其中所述測(cè)量橋路包括待測(cè)阻抗、參考阻抗、運(yùn)算放大器； 所述生成模塊用于在所述待測(cè)阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓，在所述參考阻抗上生成多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓； 所述傳送模塊用于分別將生成的每一所述不同頻率的矢量輸入電壓和生成的每一所述不同頻率的矢量參考電壓傳送至多個(gè)矢量電壓表；矢量電壓表包括移相器、開(kāi)關(guān)、乘法器、低通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器； 所述相乘模塊用于將每一所述不同頻率的矢量輸入電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值；同樣，將每一所述不同頻率的矢量參考電壓分別與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)以及與移相器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘，以分別得到對(duì)應(yīng)的乘積值； 所述濾波模塊用于每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量輸入電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓的電壓值；同樣每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的正弦信號(hào)相乘所得的乘積值，以及每一所述不同頻率的矢量參考電壓與對(duì)應(yīng)頻率的余弦信號(hào)相乘所得的乘積值通過(guò)低通濾波器分別生成對(duì)應(yīng)的直流分量，進(jìn)而獲得多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓的電壓值； 所述獲取模塊用于根據(jù)多個(gè)不同頻率的矢量輸入電壓和與其對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同頻率的矢量參考電壓，獲得不同頻率的對(duì)應(yīng)阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步多頻阻抗測(cè)量裝置，其特征在于還包含一疊加模塊，所述疊加模塊用于通過(guò)混頻器將生成的多個(gè)不同頻率的輸入電壓進(jìn)行疊加。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步多頻阻抗測(cè)量裝置，其特征在于還包含一開(kāi)關(guān)模塊，所述開(kāi)關(guān)模塊用于通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)在每一所述不同頻率的矢量輸入電壓的測(cè)量之后切換至對(duì)應(yīng)的同一頻率矢量參考電壓的測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種同步多頻阻抗測(cè)量方法，所述方法能夠克服現(xiàn)有技術(shù)在任一時(shí)刻只能測(cè)量單個(gè)頻率阻抗的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量多個(gè)不同頻率的阻抗；并且按所述同步多頻阻抗測(cè)量方法提供了一種同步多頻阻抗測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同頻率同時(shí)作用于待測(cè)樣，而又能同時(shí)分開(kāi)測(cè)量不同頻率的阻抗，進(jìn)而達(dá)到同時(shí)作用、同時(shí)測(cè)量的目的。
文檔編號(hào)G01R27/02GK103018562SQ20121051726
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者胥飛 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院