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专利号: 2018104305929
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种误差最小的参考电阻对优选的阻抗谱测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:以N个不同频率ωi的正弦信号作为测量系统输入信号,利用模拟电子开关芯片1将待测阻抗ZX置于断开状态,并利用电子开关芯片2接入0Ω的参考电阻对后,可测得空载时不同频率对应的系统放大倍数K(ωi),所述系统放大倍数K(ωi)为输出电压与输入电压的比值;

步骤2:利用多路模拟电子开关芯片2将参考电阻对切换为RM,则可测得第一个正弦信号对应的系统输出电压与输入电压之比 由获得的系统放大倍数K(ω1)与 即可得出匹配系数 不断切换参考电阻对,直到匹配系数接近1时,则此电阻值即为与系统阻抗Zm(ω1)匹配最佳的参考电阻对 并且可得次佳匹配的参考电阻对步骤3:利用电子开关芯片2将参考电阻对切换为 测量此时系统输出电压与输入电压之比X2(ω1),再根据系统模型求解出X2(ω1)与系统阻抗Zm(ω1)的关系式,计算出系统阻抗Zm(ω1);

步骤4:依次改变输入信号频率ω2,ω3…ωN,循环上述步骤2-3,直到获得N个与系统阻抗Zm(ωi)最佳匹配的参考电阻对 次佳匹配的参考电阻对 以及系统阻抗Zm(ωi);

步骤5:利用电子开关芯片1将被测阻抗ZX接入测量系统中,令被测阻抗ZX与系统阻抗Zm的并联阻抗为Zmid,利用电子开关2将参考电阻对切换为 重复步骤2-4的测量计算过程,直至得到N个与并联阻抗Zmid(ωi)匹配最佳的参考电阻对 以及并联阻抗Zmid(ωi);

步骤6:当系统阻抗最佳匹配的参考电阻对 比次佳匹配的参考电阻对

大,且并联阻抗最佳匹配的参考电阻对 与系统阻抗次佳匹配的参考电阻对相等时,利用电子开关2将系统阻抗对应的次佳匹配的参考电阻对接入电阻中,重新测量对应频率下的系统阻抗,并替换先前的系统阻抗Zm(ωi);

步骤7:根据获得的ZX(ωi)、Zm(ωi)和Zmid(ωi)以及三者之间的数学关系式计算得到不同频率下的被测阻抗ZX(ωi)。

2.根据权利要求1所述的一种误差最小的参考电阻对优选的阻抗谱测量方法,其特征在于,步骤2的具体实现过程是:步骤2.1:利用电子开关芯片1使测阻抗ZX两端置于断开状态,利用电子开关芯片2将参考电阻对切换为RM,将频率为ω1的正弦信号作为系统的输入信号,计算系统输出电压于输入电压之比步骤2.2:令匹配系数 其中 是指不同频率下匹配电阻为Rj时

系统的输出电压与输入电压之比的模,为方便计算令K(ω)=1;

步骤2.3:若 说明 小,直接选取最大参考电阻对作为最佳匹配电阻,

即 此时,次佳匹配参考电阻对标准电阻为 若 利用电子

开关2将参考电阻对标准电阻切换成RM-1,重新计算 并判断,重复该步骤直至找到参考电阻对Rn′(ω1)使步骤2.4:当 且 时,令 此时

若 则最佳匹配参考电阻对 此时,次佳匹配参考电阻对

反之最佳匹配参考电阻对 次佳匹配参考电阻对

3.根据权利要求1所述的一种误差最小的参考电阻对阻抗优选测量方法,其特征在于,步骤3的具体实现过程是:利用电子开关芯片2将参考电阻对切换为 测量此时系统输出电压与输入电压之比X2(ω1),再根据测量系统中输入与输出的数学关系求解出X2(ω1)与系统阻抗Zm(ω1)的关系式 结合以获取的系统放大倍数K(ω1)计算出系统阻抗Zm(ω1)。

4.根据权利要求1所述的一种误差最小的参考电阻对优选的阻抗谱测量方法,其特征在于,步骤5的具体实现过程是:利用电子开关2将被测阻抗ZX接入测量系统中,此时输出信号为被测阻抗ZX与系统阻抗Zm并联的结果,令并联阻抗 其中Zmid≤Zm,则并联阻抗Zmid最佳匹配的参考电阻对Rm(ω)≤Rn(ω),将不同频率下系统阻抗Zm(ωi)的匹配电阻Rn(ωi)作为起始切换电阻,测得与并联阻抗Zmid(ωi)最佳匹配的参考电阻对以及并联阻抗Zmid(ωi),其测量过程同步骤2-4,不同的是由测量系统阻抗Zm(ωi)转变为测量并联阻抗Zmid(ωi)。

5.根据权利要求1所述的一种误差最小的参考电阻对优选的阻抗谱测量方法,其特征在于,步骤6的具体实现过程是:当各频率下系统阻抗对应的最佳匹配的参考电阻对比次佳匹配的参考电阻对 大,且并联阻抗匹配最佳的参考电阻对与系统阻抗次佳匹配的参考电阻对 相等时,利用电子开关2将系统阻抗的对应的次佳匹配的参考电阻对接入电阻中,重新测量对应频率下的系统阻抗Z′m。

6.根据权利要求1所述的一种误差最小的参考电阻对优选的阻抗谱测量方法,其特征在于,步骤7的具体实现过程是:根据获得的ZX(ωi)、Zm(ωi)和Zmid(ωi)以及三者之间的数学关系式 计算得到不同频率下的被测阻抗ZX(ωi)。