阻抗分析儀基本使用方法與測量

概要

阻抗分析儀主要適用於測量阻抗，也就是交流電(AC)的電阻。本文章將介紹關於阻抗的基礎知識與阻抗測量方法與阻抗相關的基礎知識和阻抗測量方法，以及阻抗分析儀的使用方法。

阻抗是甚麼？

簡單來說阻抗是在交流電中電流流通難易度的量。

當交流電源連接到電器產品或馬達等，形成的迴路回流通電流。這時所產生的迴路的電壓與電流的比即為阻抗。也就是交流迴路內限制電流流通的一種參數。阻抗的記號標記為「Ｚ」，單位與直流電阻相同為Ω(歐姆)。當阻抗越大則電流就越難以流通。

 

阻抗該如何測量？

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。另外，測量方法也有不同種。

電橋法

由電橋迴路來求得未知電阻的方法。根據使用的檢流計需要調整平衡。這個方式可以實現相當高精度(約0.1%)的測量。但難以高速化。

I-V法

各自計算電流檢出電阻與未知的阻抗的兩端電壓。也可測量接地的被測物，根據阻抗的大小會受到電壓計的影響。

RF I-V法

基本上與I-V法相同的測量原則。使用同軸線纜的特性阻抗與整合的迴路與高頻同軸轉接頭，可以測量I-V法所無法測得的高頻阻抗。但測量頻寬受到測試頭所限制，難以提供寬頻測量。

自動平衡電橋法

基本上與電橋法相同原理。對應1 mHz〜100 MHz的寬頻領域。但其範圍無法對應高頻測量。是多數LCR METER所使用的測量方法。

根據測量方法有不同的優缺點，可根據被測物與「想測量什麼樣的阻抗」來決定阻抗分析儀的測量方式。

阻抗分析儀的使用方法

阻抗的測量方法根據儀器有所不同。舉例來說，HIOKI的LCR METER IM3523A可設定大範圍的測量頻率進行高精度的阻抗測量。

測量頻率設定為40 Hz

測量頻率設定為200 Hz

不僅適用於一般的測量，還能連續、高速的進行不同的測量項目、不同條件(測量頻寬、測量訊號)的測量。

同時測量電容器的C-D與ESR

可以設定最60個測量條件、開路/短路補償或是線纜補償等最大值可最多保存128個。可使用面板讀取已保存的條件，大幅提升作業效率。

並且使用訊號處理（EXT I/O）介面，能活用於檢查產線的自動化系統構築。

阻抗測量不穩定的原因

阻抗測試儀根據測量方法，會出現每次測量數值有波動的情況。若出現這種情況，先確認以下幾點來排除。

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。

測定環境

阻抗測量不僅要考慮電阻，還要對應電容器與電感氣的溫度、線纜的容量、浮游容量等各式各樣的情況都會影響測量數值。

確保測量環境的統一外，仍需進行多次測量，將測量數據平均化後才是較適合的。

直流偏壓

直流偏壓是指測量儀器與測量迴路中所產生的微小電壓。舉例來說，線纜的素材與配線是不同的材料，由此產生的熱起電力會發生直流偏壓。

總結

阻抗是交流電的電阻，測量時需要專用的測量儀器。有各種不同的測量方法，也有各自的優缺點，根據測量目的來選擇適合的測量方法吧。此外阻抗測量也是非常纖細的測量，會因為環境、直流偏壓等影響出現波動。測量的時候需要透過多次測量後平均。

延伸閱讀：
1.什麼是阻抗分析儀？
2.電感器(線圈)的電感測量