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随着压电陶瓷的广泛应用,压电陶瓷性能参数的测量已经在整个电子测量行业中占有重要的地位。压电陶瓷的性能参数与其制造工艺,化学成分,形状,极化效果等有关。阻抗分析仪是进行压电陶瓷参数测量的专用工具。最早出现测量压电陶瓷性能参数的方法是静态法,而现在的阻抗分析仪一般采用谐振法,幅值相位差法来测量。近年来,随着新技术,新器件的发展,阻抗分析仪的整体水平也有了提高,但普遍呈现出成本高的问题。
本文通过全面分析研究各种阻抗分析原理和测量技术,详细地论述了压电陶瓷各项参数的测试原理和测试方法,在美国NI公司的USB-6251板卡的基础上,设计完成了一套基于LabVIEW软件平台的高分辨率,性能完善的阻抗分析虚拟仪器。实现了计算机对压电陶瓷信号的采集和处理,能同时测量出压电陶瓷的谐振频率,反谐振频率,动态电阻,动态电容,动态电抗,品质因数等参数。本文的主要研究内容如下:
(1)阐述了虚拟仪器检测技术的原理和发展现状,初步确立本系统基本的检测方法和设计思路。
(2)重点设计了本系统的软件模块,包括扫频仪,相位检测仪,数据计算和处理模块。
(3)完成检测系统的LabVIEW软件功能模块设计和编程。建立友好的操作界面,实现对仿真信号的采集和处理。
(4)对本系统进行了实验研究,用本系统测量压电陶瓷的性能参数和传统仪器PV70A的测量结果做比较,分析误差的原因和进行系统参数的校准。
研究结果表明该LabVIEW阻抗分析仪操作简单,对压电陶瓷的测试和分析结果较为理想,具有一定的实用性,稳定性,可靠性,而且安装简单,升级方便。