Zx电抗在下臂电阻的1/30至50倍之外时,误差变大。Zx在/1/30倍与50倍之内,可按300字测算精度,即0.3%,做为误差指标采用0.5%即可。
最小分辨阻抗:
本电桥最小分辨阻抗:下臂按300字保守估计,那么上臂1字分辨力对应的阻抗是下臂电阻的1/(300*30)≈1/10000
由于上臂阻抗很小时,下臂会接近于满度,约为700字,AD转换又采用了过采样,分辨力提高一倍以上,所以下臂至少达到1500字的分辨力。因此,最小分辨阻抗为实为1/(1500*30) ≈1/50000,对于100k欧档,可分辨到1至2欧
20欧档的最小分辨阻抗是20/10000=2毫欧。 1k欧档的最小分辨阻抗是1000/10000=0.1欧。 10k欧档的最小分辨阻抗是10000/10000=1欧。 100k欧档的最小分辨阻抗是100000/10000=10欧。 同样道理,最大阻抗分辨力为量程电阻的10000倍
100k欧档的最大分辨阻抗是100k*10000=1G欧左右。阻抗高了,很容易受到干扰,实际无法分辨到G欧,只能分辨到和百兆欧。
最小单位显示符号:电抗(X和R)为mΩ,L为uH,C为pF
显示字数:3字,扩展显示为4字。3字显示时,电感只显示到0.01uH。LCD1602显示屏,直接显示为4字。
按下L键,显示L或C。当电抗X为负值时显示电容量,为正时显示电感量。当X处于零点上正负跳动,此时显示L或C跳变,C会很大,L会很小。选择正确的档位,不会出现这个问题的。
有效分辨阻抗与精度表示:
有效分辨阻抗 = 读数的1/300 + 最小分辨主抗
如:测得电阻48.44欧,它并不能分辨到0.01欧,实为48/300=0.16欧
如:测得电阻30.01毫欧,它并不能分辨到0.01毫欧,实为30/300+2=2.1毫欧,实际分辨力会好一些,测量到1毫欧问题不大。
100Hz、1kHz档主参数精度表达示意:
20欧档精度:0.5% of reading + 2毫欧, 0到50*20欧=1k欧 1k欧档精度:0.5% of reading + 0.1欧,0到50*1k=50k欧 10k欧档精度:0.5% of reading + 1欧,0到50*10k=500k欧
100k欧档精度:0.5% of reading + 10欧,0到2M欧,高阻测量须考虑残余电阻。
5M至100M欧读值仅共参考,未测试,
副参数的精度比主参数的精度低。X与R,起主导作用的那个为主参数。如,电容以容性为主时,主参数是X,副参数是R。电阻的主参数一般是R。
副参数的串联电抗比主参数小,有效读数也会比较小,因此误差变大。 副参数的精度表达形式与主参数相同,但reading部分要用主参数读值代入。
主、副参数,是用同等增益放大器输出,然后采样并运算得到的。所以它们的分辨力是相同的。
关于大电容ESR的测量误差:
ESR指等效串联电阻,LCR数字电桥是测量ESR相对于简易的阻抗法测量,精度要高很多的。这块LCR表频率不高,只做到7.8kHz,所以测量ESR的适用范围较小。如果仅仅是想知道10kHz左右时的ESR,电桥可以准确测定的。精度方面与电容材质、容量有关。高Q的电容,即ESR非常小的电容,本表基本上无能为力,测不了,常常直接显示为0或-0。
本表可以测量Q值低于200的电容ESR。
设容抗为X,ESR的有效分辨力是“2毫欧+X/300” 如果Q小于1,ESR的有效分辨力是“2毫欧+R/300”
大于200的,ESR测量不可靠的。举例来说:高压的CBB22电容,测不了,它的ESR太小了。
例1:0.47uF/630V CBB22电容为例
我的LCR表测得结果是:容抗X=-43欧,R=-0.01欧(0与-0.01之间跳),Q = 43/0.01=4300。 显然,这个ESR测量结果是不正确的,甚至出现了负值。
本表测量这类电容的ESR,有效分辨力是容抗的1/300,也就是说,容抗43欧,只能分辨到43/300=0.14欧。做乐观的误差估计,它也难以分辨到0.14/2=0.07欧。这就造成它无法测量这个CBB电容了,因为该电容的ESR小于0.07欧
例2:1uF/400V CL21电容
我的LCR表测得结果是:X=-22欧,R=0.22欧,Q=100
有效分辨是22/300=0.07欧,现在测得的ESR是0.22欧,比0.07欧大得多,因此这个测值是有效的。
精度做最坏估计:0.07/0.22=30%,当然,上面的分辨力估计有很大的余量,实际误差是小于30%的。
例3:测量电解220uF电容
我的LCR表测得结果是:X=-96.7毫欧,R=101毫欧,Q=0.95
有效分辨是101/300+2=2.3毫欧,现在测得的ESR是101毫欧,比2.3毫欧大得多,因此这个测值是有效的,而且精度很好。
以上测试频率为7.8kHz,20欧档
电感电容的分辨力:
电感分辨力约为2 mΩ/(6.28*7.8kHz)=0.04uH,实际可分辨到0.01uH至0.02uH左右。 频率7.8kHz时,电容分辨力约为1/(6.28*7.8kHz*1G欧) = 0.02pF,实际受干扰,有效分辨率仅0.05至0.1pF左右
电感、电容误差,按照X的误差估计即可。Q值较大时,X误差就是基本误差0.5% Q值精度:
Q值精度比较特殊。串联测量时Q=X/R,并联法测量时Q=R/X。Q值的误差实际上是X和R二者中精度最低的那个。
相对误差是:(主参数分辨力 + 量程固定误差) / 副参数读值
也可写为:(Q * 副参数/300 + 量程固定误差)/ 副参数 = Q/300 + 量程固定误差 / 副参数
Q值较大时,由于Q值误差较大,相对误差表示为:Q/300即可。
例如,Q=300时,误差可能达到300/300=100%,如600Q可能测为300Q,高阻时,噪声大,Q误差可能更大,低阻时误差一般小于100%
综上,Q值大于300,本表测Q已经不可靠了。可以认为,读数大于500的,本表测值为无穷大。
D值精度:
本表不显示D值。D值是Q值的倒数。误差为0.003+2毫欧/ESR,在D<0.5时评估 1000pF以下的Q值测定精度:
这种小电容,一般要用7.8kHz档测量,以考查它的高频Q值。 以下是7.8kHz情况下讨论测量原理与方法。
本表存在正负70M欧兆至2G欧的并联残余电阻。而且这个残余电阻是很不稳定的,漂移严重,有时是70M,有时变为500M。
考虑到残余电阻的不稳定性,所以当被测电容的并联损耗电阻接近于残余电阻时,Q值就无法测定了。通常只能测量40M欧以下的损耗电阻。
10pF的容抗是2M欧,如果它的Q值是20,那么它的并联损耗电阻是40M欧,已经接近于残余电阻了。
对于10pF电容,只能测量20Q,大于20的,只能知道这个电容Q值大于20,具体Q值本表无法分辨,也许它的Q值是1000。
对于50pF电容,只能测量100Q。 对于100pF电容,只能测量200Q。
上述举例的3个不同容量电容,当测到了它们的上限值(20,100,200),误差是很大的。结果也只是作为参考。
D值误差计算方法:
D真?R?0.003YX?0.003Y?R;当X?R时,Y?XR?0.003RX?0.003XRX当R?X时,Y1)、当D?1即R?X时,D真?此时,分子误差与分母误差差不多0.0032RR所以,D真?(1?0.003?0.003)?(1?XX2)、当D?0.5即X?2R时,D真?误差?RX?0.003)?2?0.005R?0.003XX?0.003X此时,分子误差明显大于分母所以,D真?3)、R?0.003XX?0.003?D?0.003R?0.003RX?0.003R当D?2即R?2X时,D真?此时,分母误差明显大于分子所以,D真?或者,D真?即相对误差RX?0.003R11?误差1Q?0.003?1Q(1?0.003/Q)?D(1?0.003D)
Q1?0.003/Q0.003D?D/300左右小容量电容ESR测量误差来源:
其一是AD分辨力和鉴相器的综合误差,它对ESR误差的贡献是A=X/300(X为电抗分量)
其二是不稳定的并联残余电阻造成的误差。其值为R0=50M欧估值。 对于Q>2,R0转为串联方式,其值为r0=X2/R0
因此,ESR误差为A+r0 = X2/R0 + X/300 = X ( X/ R0 + 1/300 )
从上式看,当X/R0<1/300,即X<170k欧(C大于120pF),R0引入的误差变为次要,误差直接采用X/300估计即可。
也可以采用均方误差估计,所得误差值会小一些。又因为R0估值有较大余量,所以直接取X2/R0与X/300两者中较大的为误差估计项即可。
例1,测得220pF独石电容的电抗为90k欧,那么ESR误差是90/300=0.3千欧。 例2,测得80pF瓷电容的电抗为230k欧,那么ESR误差是230*0.23/50)=1千欧。 例3,测得20pF瓷电容的电抗为2.2M欧,那么ESR误差是2.2*2.2/50)=0.1M欧。对于这种电容,要想利用这个LCR表估计Q值,建议在并联模式下,观察接入20pF电容前后等效并联电阻的变化情况。如,接入前是100M至150M欧之间跳变,接入后也是在这个范围内跳变,说明这个电容的Q值很高,在200以上,LCR表无法分辨。也可以多个相同的电容并联起来测量,得到的Q值将变得准确许多。其实,7.8kHz的电桥是不适合测量这么小电容的Q值的。
下表是洞洞板LCR表电阻测量精度实测(未做相位校准): 被测电阻 2.5mΩ 7mΩ 14mΩ 223 mΩ 2.210M 4.436M 档位 20欧 20欧 20欧 20欧 100k并 100k并 100Hz 2.2 mΩ 7 mΩ 14 mΩ 222 mΩ 2.213M 4.46M 1kHz 3.1mΩ 7 mΩ 13 mΩ 222 mΩ 2.205M 4.42M 7.8kHz 2.2 mΩ 7 mΩ 13 mΩ 222 mΩ 2.187M 4.30M Zx开路时,100k档并联残余电阻是2.4GΩ(100Hz),2GΩ(1kHz),127MΩ(7.8kHz),使用并联法测量电阻,所得阻值实际上是残余电阻与被测电阻的并联值。
上表2.21M欧7.8kHz测量,并联值是2.21//127 = 2.17M欧,实际显示为2.19M 上表4.44M欧7.8kHz测量,并联值是4.44//127 = 4.30M欧,实际显示为4.30M 串联法测量高阻值电阻,在7.8kHz档,受残余导抗影响,测值误差很大。因此,测量高阻值电阻,应并联法测量,而不应使用串联法。
下表LCD1602版实测精度(已做校准): 3.126欧电阻实测(此电阻用直流电桥法测得) 档位 20欧 1k欧 100Hz 3.120 3.10 1kHz 3.122 3.13 7.8kHz 3.120 3.12