LabWindows虚拟仪器的RLC参数自动测量系统设计(2)

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目前，随着计算机技术的发展及仪器技术的不断进步,可编程专用集成电路(ASIC)技术的发展，仪器逐步向智能化、自动化、虚拟化发展。虚拟仪器技术的发展 ,给我们提供了一种灵活、高效的解决方案,它改变了传统仪器的测量方式,使测量系统由原先松散结合的、不兼容的独立仪器逐步发展成紧密相结合的虚拟测量系统。而且采用可编程ASIC构成电子系统可以获得传统通用集成电路所无法比拟的优越性：文献综述

（1）.缩小体积，节约空间。

（2）.减轻重量，方便灵活高效运用。

（3）.功耗减少，节约能源。

（4）.用可编程ASIC芯片进行系统集成后，外部接线明显减少，可靠性显著提高。

（5）.稳定系统的各项性能。

根据不同的测量需求，对测试系统有不一样的要求 ,一种虚拟仪器测试系统不可能完全满足所有生活中的测量需求。当今PC机已完全进入科研、生产企业，而基于PCI总线的RLC元件参数测量仪在国内尚不多见。市场上多为台式机，体积大、价格高。由于基于PCI总线的RLC元件参数测量仪体积小、性价比高的特点，使它具有了很大的竞争优势以及市场潜力。

1.2 基于PCI总线的虚拟仪器测试系统的特点

基于PCI总线虚拟仪器测试系统根据总线的不同而具有不同的特点和一定的使用范围。

基于PCI总线的虚拟仪器测试系统在性能、简易性、灵活性和高性价比等方面具有相当优势。它属于插卡式硬件,具有和计算机插卡相同大小的尺寸,将硬件插卡插入计算机的PCI槽上便构成了虚拟仪器的测试系统,充分利用计算机资源来实现数据采集和处理、故障诊断和智能测量和控制等过程控制器。与基于其他总线虚拟仪器测试系统,价格低的特点使其在军事领域的行业,工业和航空航天研究得到了广泛的应用。缺点是基于PCI总线的虚拟仪器测试系统缺乏标准化的触发线和它的计算机环境,这种环境不能满足高功率,高质量的冷却,仔细考虑EMI屏蔽复杂和精密的测试任务,卡连接也可能由于限制的计算机模型用于生成困难。插槽的个数是有限的,难以容纳大量的渠道。

2 RLC测量原理

RLC 测量仪是专门测量分立元件参数R、L、C的仪器，电桥法，谐振法，伏安法是三种基本的也是常见的测量方法。

电桥法具有较高的测量精度，因而被广泛采用，目前电桥已派生出许多类型。但是电桥法测量需要进行不断的平衡调节，需要长时间测量，所以很难实现快速的测量。

谐振法对激励信号的频率有很高的要求，一般不容易满足较高精度测量的要求。因为测试频率不稳定，也很难提高测试速度。电桥法及谐振法主要是利用偏差测量原理,需要技术人员反复调节,难以实现自动测量。来.自/751论|文-网www.751com.cn/

伏安法是一种最常见、最经典的方法,其测量原理直接从阻抗的定义,当已知被测阻抗两端的电压和流经被测阻抗的矢量电流，则通过比率便可得到被测阻抗的矢量。为了实现这个方法,仪器必须使用矢量测量和除法运算,计算机技术的应用已经成为不可或缺的。伏安法有一个固定轴和两种方法的自由轴法方案的固定轴高硬件和需求阶段错误,已经很少使用,自由轴法借助计算机在RLC元件参数测量已广泛应用。伏安法有固定轴法和自由轴法两种，固定轴法对硬件要求很高并且存在同相误差，已很少使用，而自由轴法借助于计算机在RLC元件参数测量中得到了广泛的应用。自由轴法测量RLC参数的原理如图1和图2所示。被测阻抗ZX两端的电压Ux与标准阻抗ZS两端的电压Us的关系可用图表示。可见，只要分别测得UX，US在直角坐标轴上的两个投影值，由式（1）即可求得被测阻抗ZX[2]。 [align=center] 测量原理示意图（1），式中，e为A/D转换器的刻度系数，即每个数字所代表的电压值;Ni为Ui对应的数字量（i=1,2,3,4），其中,Ni是Ui通过积分式A/D转换器而得到的，ZS一般采用标准电阻RS。