[发明专利]一种基于LCR数字电桥和Smith圆图的阻抗测试系统

说明书

本发明属于阻抗电参数测量技术领域，涉及一种基于LCR数字电桥和Smith圆图的阻抗测试系统，上位机对LCR数字电桥进行参数配置，LCR数字电桥依据上位机的参数配置实施阻抗扫频测试，并将阻抗扫频测试数据传送给上位机，阻抗圆图显示界面包括阻抗圆图显示区域和文本框显示区域，基于Smith圆图的阻抗测试软件模块将LCR数字电桥提供的所有扫频点和所对应的阻抗值显示于阻抗圆图显示区域中，从阻抗扫频测试数据中提取所有的谐振频率和对应的阻抗、工作频率及对应的阻抗显示于文本框显示区域中。本发明实现了超声波传感器的扫频阻抗圆图显示，使得阻抗测试曲线和结果清晰直观，便于测试结果的在线性能分析与优劣判断。

技术领域

本发明涉及一种基于LCR数字电桥和Smith圆图的阻抗测试系统，属于阻抗电参数测量技术领域。

背景技术

通常用于阻抗参数测量的仪器设备有：阻抗分析仪、网络分析仪、LCR仪表等。阻抗分析仪属于高档阻抗测量专用设备，通常用于频率相对较低的阻抗类参数测量，性能好、价格高；网络分析仪属于高档综合参数测量设备，通常用于射频下的阻抗、反射参数、散射参数、衰减量、阻抗匹配等参数的测量，性能好、价格相对昂贵；LCR仪表也称LCR数字电桥，属于电感、电容和阻抗类参数普通测量仪器，测试频率相对低，测试速度相对较慢，但价格相对较低。

LCR数字电桥通常带有LCD显示屏和相应的软件支持，通常具备电感、电容、损耗、品质因数、阻抗、导纳等参数的测量功能，并且具有点频和扫频测量、显示和存储等功能。但由于受仪器体积和价格等方面的限制，LCR数字电桥一般显示屏都较小，尤其是在显示被测参数的扫频曲线及相关参数时，其坐标分度及分辨率不够，而且在阻抗测量时通常显示的是直角坐标系下阻抗的模值与相角或阻抗的实部与虚部的扫频曲线，往往阻抗的容性与感性区域的区分不太直观，无坐标标度或标度不够细致，不利于阻抗扫频测试结果的在线分析与性能判断。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于LCR数字电桥和Smith圆图的阻抗测试系统，该系统基于LCR数字电桥搭配上位机和自行开发的基于Smith圆图的阻抗分析与个性化显示的功能模块，实现了超声波传感器的阻抗扫频测试、圆图显示，便于在线分析与性能判断。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于LCR数字电桥和Smith圆图的阻抗测试系统，包括：LCR数字电桥、带有显示屏幕的上位机，上位机中设置有基于Smith圆图的阻抗测试软件模块、LCR数字电桥参数配置界面和阻抗圆图显示界面。所述上位机对LCR数字电桥进行参数配置，LCR数字电桥依据上位机的参数配置实施阻抗扫频测试，并将阻抗扫频测试数据传送给上位机，所述阻抗圆图显示界面包括阻抗圆图显示区域和文本框显示区域，所述基于Smith圆图的阻抗测试软件模块将LCR数字电桥提供的所有扫频点和所对应的阻抗值显示于阻抗圆图显示区域中，最后从阻抗扫频测试数据中提取所有的谐振频率和对应的阻抗、工作频率及对应的阻抗显示于文本框显示区域中。基于Smith圆图的阻抗测试软件模块安装在上位机中，LCR数字电桥参数配置界面和阻抗圆图显示界面通过显示屏幕实现界面切换。

优选的，所述的基于Smith圆图的阻抗测试软件模块包括以下控制步骤：上位机控制LCR数字电桥执行阻抗扫频测试，测试完毕后上位机从LCR数字电桥中调取阻抗扫频测试数据并存储，然后查找所有频点的阻抗实部与虚部在阻抗圆图上的交点，并以点的形式标注，点与点之间用线段拟合，得到被测超声波传感器的阻抗扫频轨迹；上位机调取阻抗扫频测试数据，执行查找功能，得到数个谐振点所对应的谐振频率、阻抗的实部和虚部、工作频率点的阻抗实部和虚部，并写入文本框显示区域中；存储包含阻抗扫频轨迹、谐振频率及对应的谐振阻抗、工作频率及对应的阻抗相关结果的圆图界面。

优选的，上位机通过USB-RS232接口对LCR数字电桥进行参数配置，所述参数配置包括：R-X测试功能、激励电压设置、扫频速度设置、扫频分段范围和对应的步长设置。