[发明专利]高精度交流阻抗测试系统及其测试方法

说明书

本发明涉及一种高精度交流阻抗测试系统及其测试方法，包括电脑主板、外围设备、电源模块、矢量信号测试模块、程控高精度低失真度信号源和混频本振信号源、误差电流检测模块、程控平衡信号源。本发明综合运用了程控高精度低失真信号源、程控平衡信号源、不同频率选择不同的标准参考电阻、带有混频的矢量信号测试技术来进行测试，测试精度0.05％，测试频率范围10Hz‑130MHz，解决了现有技术中对各种元器件、固体材料、液体材料、气体材料等物体进行交流阻抗测试时，缺乏适合测试频率的测试系统及设备的问题。

技术领域：

本发明涉及交流阻抗测试技术领域，尤其涉及一种高精度交流阻抗测试系统及其测试方法。

背景技术：

现代科学技术不断发展已经进入了信息化、数字化时代，对电子产品的各种要求也越来越高，准确可靠的交流阻抗测量是各类军用及民用电子产品至关重要的基础。从上世纪80年代开始，交流阻抗测量技术被迅速扩展到生物医学、电化学、电力控制、大规模集成电路制造、空间技术等领域。如目前生物医学领域，生物体的基本单元是细胞，大量生物组织常用交流阻抗模型来表示，可通过监测组织的复杂介电常数(其代表了各组织类型)，其通过安置在体表的电极向检测对象送入微弱的交流电，检测相应的电阻变化情况，然后根据不同的应用目的，获得相关的生理和病理信息进行疾病诊断、人体成份分析或交流阻抗断层成像，并通过测量一定频率下的交流阻抗来诊断病例；在电化学领域，通过检测材料的交流阻抗判断材料或装置的腐蚀程度等；而在工业自动化检测领域，交流阻抗测量系统不仅要求具有高精度、宽量程、宽频带测量的能力，还要求设备体积小、功耗低、操作方便，同时要具有毫秒级的测量速度、快速构成自动测量系统的能力。现有高端交流阻抗测试设备(注：这里高端定义为测试精度0.05％且测试频率大于30MHz)被国外企业垄断，其技术垄断、昂贵的价格和长达数月的供货周期都已经严重制约我国相关产业的发展，这种现状已经远远不能满足与日俱增的宽频高精度交流阻抗测量的要求。

现代流行的交流阻抗测试技术主要分为自动平衡电桥法、射频IV法和射频网络分析法。其中只有自动平衡电桥法能达到0.05％的测试精度。射频IV法和射频网络分析法虽然测试频率范围从5Hz-3GHz，但测试精度比较低测试领域比较窄。自动平衡电桥法目前可查的国内外测试设备测试频率范围最宽为20Hz-120MHz。

发明内容：

针对上述问题，本发明提出了一种基本测试精度0.05％、测试频率范围10Hz-130MHz的高精度交流阻抗测试系统及测试方法，解决了现有技术中对各种元器件、固体材料、液体材料、气体材料等物体进行交流阻抗测试时，缺乏适合测试频率的测试设备的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种高精度交流阻抗测试系统，包括

电脑主板，用于控制整套系统运行；

外围设备，与电脑主板相连，用于人机交互；

电源模块，为整套系统提供电源；

矢量信号测试模块，与电脑主板相连，并通过标准参考电阻与被测件相连，用于测量被测件和标准参考电阻上的电压数据，将其发送至电脑主板；

程控高精度低失真度信号源和混频本振信号源，分别与电脑主板、矢量信号测试模块、被测件相连，用于产生测试用的主信号和提供矢量信号测量模块用的混频本振信号；

误差电流检测模块，与被测件相连，用于检测测试信号通过被测件及平衡信号通过标准参考电阻产生的误差电流；

程控平衡信号源，分别与误差电流检测模块、矢量信号测量模块及标准参考电阻相连，用于产生一个和测试信号频率相同的信号。

在本发明一较佳实施例中，所述被测件通过HPOT端口与矢量信号测试模块连接，被测件通过HCUR端口与程控高精度低失真度信号源和混频本振信号源连接，被测件通过LCUR端口与标准参考电阻连接，被测件通过LPOT端口与误差电流检测模块连接。