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中級(jí)會(huì)員 | 第1年

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美國(guó)IET Labs高精度阻抗數(shù)字電橋GenRad 1693工作原理與技術(shù)解析

時(shí)間:2025/5/21閱讀:102
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美國(guó)IET Labs高精度阻抗數(shù)字電橋GenRad 1693工作原理與技術(shù)解析

美國(guó)IET Labs高精度阻抗數(shù)字電橋GenRad 1693工作原理與技術(shù)解析


美國(guó)IET Labs(繼承GenRad技術(shù))的1693型阻抗分析儀是用于精密阻抗測(cè)量的專業(yè)儀器,,其核心基于自動(dòng)平衡電橋原理,,結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),,可實(shí)現(xiàn)從毫歐到兆歐級(jí)的寬范圍測(cè)量,。


1. 核心測(cè)量原理:自動(dòng)平衡電橋技術(shù)

  • 四線開爾文連接
    通過分離激勵(lì)(Force)和檢測(cè)(Sense)線纜,,消除導(dǎo)線電阻影響(低可測(cè)1mΩ)

  • 矢量電壓檢測(cè)
    同時(shí)測(cè)量被測(cè)件(DUT)兩端的電壓幅值(V)與相位(θ),,計(jì)算復(fù)數(shù)阻抗(Z=R+jX)

  • 動(dòng)態(tài)平衡反饋
    通過PID算法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)參考臂阻抗,,使電橋始終處于零位平衡狀態(tài)(平衡速度<10ms)


2. 關(guān)鍵硬件模塊

  • 高穩(wěn)定信號(hào)源

    • 頻率范圍:20Hz-1MHz(分辨率0.001Hz)

    • 純正弦波失真度<0.1%(采用DDS直接數(shù)字合成技術(shù))

  • 精密鑒相器

    • 24位Σ-Δ ADC實(shí)現(xiàn)0.001°相位分辨率

    • 正交解調(diào)技術(shù)分離實(shí)部(R)與虛部(X)

  • 自適應(yīng)量程切換
    采用繼電器矩陣自動(dòng)選擇最佳測(cè)量量程(切換時(shí)間<5ms)


3. 誤差補(bǔ)償系統(tǒng)

  • 開路/短路校準(zhǔn)
    存儲(chǔ)分布參數(shù)(雜散電容/電感)的修正系數(shù)

  • 溫度漂移抑制
    恒溫晶振(±0.5ppm/℃)配合實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償算法

  • 數(shù)字濾波降噪
    可編程FIR濾波器,,在1kHz時(shí)噪聲底限<1μV RMS


4. 典型測(cè)量模式

模式參數(shù)精度適用場(chǎng)景
串聯(lián)等效Rs, Ls±0.05%電感/小電容測(cè)量
并聯(lián)等效Rp, Cp±0.1%高阻材料/大電容測(cè)量
直流偏置Z(f)+DC(0-40V)±0.5%電解電容/變阻器測(cè)試
掃描測(cè)試多點(diǎn)頻率掃描(100點(diǎn))相位誤差小于0.01°濾波器特性分析


5. 創(chuàng)新功能設(shè)計(jì)

  • 多參數(shù)同步顯示
    同時(shí)呈現(xiàn)|Z|、θ,、R,、X、C/L,、Q/D等12種參數(shù)

  • 極限值報(bào)警
    可設(shè)置參數(shù)容差帶(自動(dòng)標(biāo)記超差數(shù)據(jù))

  • GPIB/LAN接口
    支持SCPI指令遠(yuǎn)程控制(兼容LabVIEW)


6. 應(yīng)用場(chǎng)景

  • 半導(dǎo)體:晶圓探針阻抗圖譜分析

  • 材料科學(xué):介電常數(shù)/損耗角測(cè)量

  • 航空航天:線纜特性阻抗驗(yàn)證(符合MIL-STD-202)




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