[实用新型]阻抗谱测试仪

说明书

（一）技术领域

本涉及材料的测量和分析范畴，特别是采用阻抗谱对材料进行分析的仪器，具体是一种阻抗谱测试仪及测试方法。 

（二）背景技术

中国专利CN201010204648.2《一种阻抗谱的测量方法》公开了一种阻抗谱的测量方法,其测量步骤为：在待测体系上施加一个恒定电压，同时采集其电流响应，在所采集的电流响应达到一个稳定值的时候,将施加在测试体系上的电压迅速升到另外一个值,同时以一定的采样率采集电流响应。对所采集的电流响应进行傅里叶变换，计算出待测体系的阻抗谱。该发明采用数字微分和傅里叶变换测量阻抗谱，测量值范围不太宽，测量值精度不太高，测量频率不太宽。在《传感器与微系统》2012 年第31 卷第12 期:94-100上公开了由王达、王化祥、崔自强、高振涛、种楠楠所著论文《一种集成式阻抗谱测量系统》公开了一种集成式阻抗谱测量系统。由于受到集成芯片的限制，该方法也存在测量值范围不太宽，测量值精度不太高，频率范围不太宽的问题。 

（三）实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，设计一种测量值范围宽，测量值精度高，测量频率宽的阻抗谱测试仪，用于测量材料的阻抗谱特性，并提供与该测试仪的配套的测量方法。本实用新型的目的是这样达到的：阻抗谱由两个测量端口、正弦信号发生器、阻抗选择电路、两组驱动放大电路、锁相环、两个模数转换电路、微处理器组成；测量端口连接被测对象，两个测量端口连接两个驱动放大电路之一的输入端，正弦信号发生器的输出端连接测量端口、阻抗选择电路；阻抗选择电路、正弦信号发生器、被测对象构成串联电路；阻抗选择电路两端的连接到两个驱动放大电路之一的输入端，两组驱动放大电路分别放大两个测量端口两端的信号以及阻抗选择电路两端的信号；两组驱动放大电路的输出分别连接到两个模数转换电路，模数转换电路将驱动放大电路输出的模拟信号分别转换为数字信号，并将转换的数字信号输送给微处理器；锁相环输入端与正弦信号发生器的输出连接，输出端连接到两个模数转换电路的采样频率输入端，锁相环倍频信号作为模数转换电路的采样频率；微处理器通过阻抗选择控制线、驱动放大控制线、正弦信 号控制线、锁相环控制线分别连接到阻抗选择电路、驱动放大电路、正弦信号发生器、锁相环，并通过阻抗选择控制线、驱动放大控制线、正弦信号控制线、锁相环控制线分别对阻抗选择电路、驱动放大电路、正弦信号发生器、锁相环进行控制；微处理器与两个模数转换电路的数字输出接口连接，接收模数转换电路的数字输出信号。 

测量端口为接插件接口。正弦信号发生器由程控正弦信号发生器和程控放大器构成。程控正弦信号发生器在微处理器的控制下产生设置频率的正弦信号，程控放大器在微处理器的控制下产生设置频率的放大倍数；阻抗选择电路设置有并联阻抗电路和串联阻抗电路，并联阻抗电路和串联阻抗电路的两端分别连接到两个2选一模拟开关，工作时，两个2选一模拟开关选择并联阻抗电路或串联阻抗电路之一接通阻抗选择电路；驱动放大电路由仪表放大电路和程控放大电路构成，两个驱动放大电路的输入端分别连接测量端口和阻抗选择电路，输出端分别连接模数转换电路；锁相环的输入端连接正弦信号发生器的输出端。 

并联阻抗选择电路由电阻选择电路、电容选择电路、电感选择电路并联而成，串联阻抗选择电路由电阻选择电路、电容选择电路、电感选择电路串联而成。 

电阻选择电路由两个8选一模拟开关和八个不同电阻值的电阻组成，工作时，在微处理器的控制下，通过两个8选一开关选择其中的一个电阻接入电阻电路。电路电容选择电路由两个8选一模拟开关和八个不同电容值的电容组成，工作时，在微处理器的控制下，通过两个8选一开关选择其中的一个电容接入电容电路。电感选择电路由两个8选一模拟开关和八个不同电感值的电感组成，工作时，在微处理器的控制下，通过两个8选一开关选择其中的一个电感接入电感电路。 

正弦信号发生器在微处理器的控制下，产生0-100兆赫兹的任意频率的正弦信号。 

本实用新型的优点是：针对现有技术的测量值范围不太宽，测量值精度不太高，频率范围不太宽的问题实现了阻抗谱测量功能的优化，测量值范围宽，测量值精度高。且使用简单、方便、可靠。 

（四）附图说明

图1是本测试仪结构示意图。 

图2是正弦信号发生器结构示意图。 

图3是阻抗选择电路结构示意图。 

图4是并联阻抗电路示意图。 

图5是串联阻抗电路示意图。 

图6是电阻选择电路示意图。 

图7是电容选择电路示意图。 

图8是电感选择电路示意图。 

图9是驱动放大电路结构示意图。