什麼是阻抗測分析儀？阻抗的基本概念與測量要點

概要

交流迴路的電阻值稱之為阻抗，是無法由雙眼觀測的數值。為此，需要使用專門的阻抗測量儀來進行測量。對於初次使用的人來說，一定有許多不了解的測量要點，像是「該如何操作」、「測量時需要注意什麼？」等問題。

本文章將介紹關於可用於的被測物阻抗的基礎知識與阻抗分析儀的使用方法，最後介紹測量時的注意點。

用途

阻抗分析儀多用於各種被動元件的測量，像是電容器、電感器、電阻器、變壓器等。可以測量這些產品的阻抗、容值、感值(也就是LCR)。
或是MLCC、功率電感、鋰電池模組等各種產品的阻抗測量中。

阻抗是什麼？

首先，先來簡單介紹阻抗是什麼。阻抗是交流電中電流流通難易度的量，記號為Z(阻抗)，單位為Ω(歐姆)。

當阻抗的數值越大，電流越難以流通。阻抗在電氣迴路中扮演著相當重要的腳色。

直流 (DC) 迴路中的阻抗與電阻有甚麼不同？

阻抗指的就是電阻，表示單位與直流電阻一樣使用Ω表示。那麼，直流電阻與阻抗是完全相同的嗎？但也不能一言以蔽之，雖然兩者大抵相同，但交流阻抗的組成更加的複雜。

直流迴路中，電阻(R)會妨礙電流流通。在交流迴路中，電阻(R)之外，還會包含線圈(電感器：L)與電容器(C)也會妨礙電流流通。

測量阻抗需要使用阻抗分析儀

雖然阻抗是看不見的數值，但若要知道阻抗值如何就需要使用專用的測量儀器進行測量。可以測量阻抗的儀器有阻抗分析儀、阻抗測試儀跟LCR METER。

 

LCR METER

阻抗分析儀

 

阻抗測量的方法有許多種，有各自的優點與缺點。為此，「需要怎樣的測量方法？」、「要在怎樣的範圍與精度下測量？」都會影響選擇阻抗測試儀器的考量。

以下的表格整理了阻抗測量的方法。可根據表格所寫的測量方法與其優缺點選擇阻抗測量儀器。

測量方法	優點	缺點
電橋法	高精度（0.1%程度）	無法高速化
I-V法	可測量接地被測物	根據阻抗的大小會受到電壓計的影響
自動平衡電橋法	涵蓋寬頻（1 mHz〜100 MHz） 阻抗測量範圍廣 ※多數LCR METER採用	無法涵蓋高頻 超過數MHz的頻率，需要複雜的I-V轉換迴路
RF I/V法	具有能進行高精度（1％程度）且高頻的阻抗測量的量程(與網路分析儀進行比較) ※採用高頻LCR METER。	由於測試頭內的變壓器會限制頻率頻寬，因此很難拓寬頻率範圍（實現寬頻化）

 

使用阻抗分析儀測量時的注意點

阻抗測量是非常細膩的測量，時常會有測量值不穩定的情況。會考慮有以下原因。

被測元件所導致的波動

受到被測元件的個體差異影響，相同條件下也會出現不同的測量數值。

被測元件所帶有的寄生成分

被測元件不僅會有設計上的電阻與電抗，也會因為各種寄生因素導致測量值出現波動。連接元件的線材長短與間隔也會影響測量值。

根據使用條件的波動

測量時的電容與電感的溫度、線材容量、高阻抗素子的測量中，外部的誘導雜訊、或是測量環境有變化時都會對測量值造成影響。並且也會受到測量迴路與測量儀器產生的直流偏壓的影響。

像阻抗測量這樣容易出現波動的測量，就需要透過多次測量並進行平均以便確認數值。

 

結語

阻抗測試儀有許多不同種類，各種測量方法與頻率量程都不相同。需要先確認要測量的被測物種類再來選擇阻抗分析儀。另外，阻抗測量會因為各種原因出現波動，所以需要多次測量取得平均值。

延伸閱讀：
1.阻抗分析儀的使用方法
2.電感器(線圈)的電感測量