阻抗測量是對加在系統、電路或元件上的正弦電壓U和流過它們的電流I之比的測量。阻抗測量屬於電信基本參數測量的一種。
基本介紹
- 中文名：阻抗測量
- 外文名：lmpedance measurement
- 套用學科：電力、通信
簡介,輸入輸出阻抗簡介,阻抗的分類及測量,
簡介
電信基本參數測量是測量電信方面有關的參數的。阻抗屬於與電路結構有關的參數。在具有電阻、電感和電容的電路里，對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一個複數，實部稱為電阻，虛部稱為電抗，阻抗是電阻與電抗在向量上的和。其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗，電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。 阻抗的單位是歐。
在電流中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻。除了超導體外，世界上所有的物質都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。在直流電和交流電中，電阻對兩種電流都有阻礙作用；作為常見元器件，除了電阻還有電容和電感，這兩者對交流電和直流電的作用就不像電阻那樣都有阻礙作用了。電容是“隔直通交”，就是對直流電有隔斷作用，就是直流不能通過，而交流電可以通過，而且隨著電容值的增大或者交流電的增大，電容對交流電的阻礙作用越小，這種阻礙作用可以理解為“電阻”，但是不等同於電阻，這是一種電抗，電抗和電阻單位一樣，合稱“阻抗”。
輸入輸出阻抗簡介
2.1 輸入阻抗
輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什麼兩樣，它反映了對電流阻礙作用的大小。對於電壓驅動的電路，輸入阻抗越大，則對電壓源的負載就越輕，因而就越容易驅動，也不會對信號源有影響；而對於電流驅動型的電路，輸入阻抗越小，則對電流源的負載就越輕。因此，我們可以這樣認為：如果是用電壓源來驅動的，則輸入阻抗越大越好；如果是用電流源來驅動的，則阻抗越小越好（註：只適合於低頻電路，在高頻電路中，還要考慮阻抗匹配問題。）另外如果要獲取最大輸出功率時，也要考慮 阻抗匹配問題。
2.2 輸出阻抗
無論信號源或放大器還有電源，都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內阻。本來，對於一個理想的電壓源（包括電源），內阻應該為0，或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。
但現實中的電壓源，則不能做到這一點。我們常用一個理想電壓源串聯一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯的電阻r，就是（信號源/放大器輸出/電源）的內阻了。當這個電壓源給負載供電時，就會有電流I從這個負載上流過，並在這個電阻上產生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降，從而限制了最大輸出功率（關於為什麼會限制最大輸出功率，請看後面的“阻抗匹配”一問）。同樣的，一個理想的電流源，輸出阻抗應該是無窮大，但實際的電路是不可能的。
阻抗的分類及測量
根據頻率和電路形式不同，阻抗分為集總參數阻抗和分布參數阻抗。
頻率較低時電路和元件的尺寸與波長相比十分小，電路可認為是由單個電阻、電容及電感等集總參數元件所組成；隨著頻率的提髙，在高頻時，所有電路元件必須看作為均勻分布於電路各點，阻抗表現為分布參數阻抗。
3.1 集總參數阻抗的測量方法
集總參數阻抗的測量方法有：伏安計法、電橋法以及諧振法等。
伏安計法
即用電壓表測量被測阻抗上的電壓Ux，電流表測量流過它的電流Ix，則被測阻抗的模值 |Zx|=Ux/Ix。伏安計法測量阻抗的原理簡單、測量方便，但精度較低。
電橋法
電橋法屬於一種比較法測量。測量的精度很高，有的交流電橋可用於幾百兆赫頻段內測量。用於測量阻抗的電橋有：惠斯登（或四臂）電橋、差動電橋等，它們的測量原理分別示於圖l（a）、（b）和圖2。
圖1（a）中，被測阻抗Zx與標準可變阻抗Z0放在電橋的相鄰橋臂上，稱為臂比電橋。當電橋平衡時，可得：
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圖1 惠斯登電橋原理圖
圖1 惠斯登電橋原理圖式中A= Z1/Z2稱為比例值，常作為常值（Z1/Z2=R1/R2）。因此Zx與Z0阻抗性質相同。在圖1（b）中，Zx與Z0放在電橋中對面橋臂位置上，稱為臂乘電橋。當電橋平衡時，得
。
R1R2=Z1Z2保持常值時，Z1與Y0成正比，亦即與Z0阻抗性質相反。由此可用標準電容代替標準電感測量未知電感。組成各種用途的阻抗電橋。在圖2中，標準阻抗Z0與被測阻抗Z0與被測阻抗Zx以及禁止良好的兩組線圏組成的Z1與Z2，構成差動電橋。指示計G與電源隔離。此種電橋因禁止良好，可用於高頻以至甚高頻段。一般Z1=Z2=jωL1=jωL2，電橋平衡時，Zx=Z0。
圖2 差動電橋電路
圖2 差動電橋電路還有一種雙T型電橋結構較複雜，調整麻煩，但精度很高，可用於高頻、甚高頻段。
諧振法
根據調諧迴路的諧振特性而建立的測量方法。可以用來測量元件的各種參量如：R、L、C、Q等。工作頻率可達幾百兆赫。其缺點是精度不髙（2%～5%），但與替代法合併使用，可消除寄生參量影響，Q表是利用諧振法組成的專用儀器，是阻抗參數測量的重要儀器之一。
矢量阻抗法
利用阻抗的定義Z=U/I，而直接測量複數電壓和複數電流之比給出阻抗，稱為矢量阻抗法。由此原理製成的儀表有自動阻抗電橋和矢量阻抗表兩類。使用微處理器，可使阻抗測量精度較高、速度快以及功能多，為目前阻抗測量的發展重要方向。
