数字电桥

广泛的测量对象

半导体元件：电容器、电感器、磁芯、电阻器、变压器、芯片组件和网络元件等的阻抗参数测量。

其它元件：印制电路板、继电器、开关、电缆、电池等的阻抗评估。

介质材料：塑料、陶瓷和其它材料的介电常数的损耗角评估。

磁性材料：铁氧体、非晶体和其它磁性材料的导磁率和损耗角评估。

半导体材料：半导体材料的介电常数,导电率和C-V特性。

液晶材料：液晶单元的介电子常数、弹性常数等C-V特性。

多种元件、材料特性测量能力

多参数混合显示功能

多参数同时显示可满足复杂元件各种分布参数的全面观察与评估要求，而不必反复切换测量参数。

电感L和其直流电阻DCR可以同时测量显示，显著提高电感测量效率。

揭示电感器件的多种特性

使用内部/外部直流偏置，结合各种扫描测试功能，可以精确地分析磁性材料、电感器件的性能。

通过偏置电流叠加测试功能，可以精确测量高频电感器件、通讯变压器，滤波器的小电流叠加性能。使用外部电流叠加装置，可使偏置电流达40A以精确分析高功率、大电流电感器件。

精确的陶瓷电容测量

1kHz和1MHz是陶瓷材料和电容器的主要测试频率。陶瓷电容器具有低损耗值的特征，同时其容量、损耗施加之交流信号会产生明显的变化。

仪器具有宽频测试能力并可提供良好的准确度，六位分辨率和自动电平控制（ALC）功能等，中以满足陶瓷材料和电容器可靠、准确的测试需要。

液晶单元的电容特性测量

电容－电压（C－Vac)特性是评价液晶材料性能的主要方法，常规仪器测量液晶单元的C－Vac特性遇到一个问题是最大测试电压不够。

使用扩展测量选件可提供分辨率为1%及最高达20Vms的可编程测试信号电平，使它能在最佳条件下进行液晶材料的电容特性测量。

半导体材料和元件的测量

进行MOS型半导体制造工艺评价时，需要氧化层电容和衬底杂质密度这些参数，这些可从C－Vdc特性的测量结果推导出来。

通过提供的直流源，结合各种扫描功能，可以方便地完成C-VDC特性的测量。

为了测试晶圆上的半导体器件，需要延伸电缆和探头，仪器的1m/2m/4m延伸电缆选件可将电缆延伸的误差降至最小。

各种二极管、三极管、MOS管的分布电容也是本仪器的测试内容。

L：电感（为了纪念物理学家Heinrich Lenz），C：电容(Capacitor)，R：电阻(Resistance)，数字电桥就是能够测量电感，电容，电阻，阻抗的仪器，这是一个传统习惯的说法，最早的阻抗测量用的是真正的电桥方法，如图1：

随着现代模拟和数字技术的发展，早已经淘汰了这种测量方法，但LCR电桥的叫法一直沿用。如果是使用了微处理器的LCR电桥则叫LCR数字电桥。一般用户又称这些为：LCR测试仪、LCR电桥、LCR表、LCR Meter等等。

数字电桥的测量对象为阻抗元件的参数，包括交流电阻R、电感L及其品质因数Q，电容C及其损耗因数D。因此，又常称数字电桥为数字式LCR测量仪。其测量用频率自工频到约100千赫。基本测量误差为0.02%，一般均在0.1%左右。

数字电桥原理如图2所示。图2中DUT为被测件，其阻抗用Zx表示，Rr为标准电阻器。切换开关可分别测出两者的电压Ux与Ur，于是有下式：

Zx = Ux/Ix = Rr * Ux/Ur

此式为一相量关系式。如使用相敏检波器(PSD)分别测出Ux和Ur对应于某一参考相量的同相量分量和正交分量，然后经模数转换(A/D)器将其转化为数字量，再由计算机进行复数运算，即可得到组成被测阻抗Zx的电阻值与电抗值。

从图2中的线路及工作原理可见，数字电桥只是继承了电桥传统的称呼。实际上它已失去传统经典交流电桥的组成形式，而是在更高的水平上回到以欧姆定律为基础的测量阻抗的电流表、电压表的线路和原理中。

数字电桥可用于计量测试部门对阻抗量具的检定与传递，以及在一般部门中对阻抗元件的常规测量。很多数字电桥带有标准接口，可根据被测值的准确度对被测元件进行自动分档；也可直接连接到自动测试系统，用于元件生产线上对产品自动检验，以实现生产过程的质量控制。80年代中期，通用的误差低于0.1%的数字电桥有几十种。数字电桥正向着更高准确度、更多功能、高速、集成化以及智能化程度方面发展。

1． 加电

首先将电源线带IEC一端接到电桥左后方的IEC插座上，另一端插入合适的电源插座上，搬动电桥左后方的船形开关，即使电桥通电。通电后，显示器、量程及功能指示器随之变亮。电桥可自动置于电感、电容测量档，并联等效及1KHz频率状态。正常情况下，内部电路加电几秒钟后即能稳定，便可进行测量。

2．被测元件的接入方法

⑴通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内，而接入特殊柔性引线的元件时，应借助夹板离合器进行，该离合装置位于测试夹的正下方。

⑵接入轴向引线元件时，为避免扭折引线，可采用轴向转接头，先把这两个配件分别插入测试夹的两端，再将其间距调正到适合元件测量的位置，然后便将轴向引线元件插入两端的配件夹内。

⑶在轴向转接头必需相当牢固定的场合，如在测量大量的同类元件时，需采用支撑板。

安装支撑板：首先把轴向转接头调整到适当的位置上，然后将支撑板悬置于轴向转接头上方，让每个轴向转接头穿过支撑板上的槽缝，放好支撑板，将固定螺钉对准电桥面板上的螺孔，最后上紧螺钉。注意：安装时不易将螺钉拧得过紧。

注意：本电桥虽能够对充电电容接入测试进行防护，但最好应将充电电容经适当电阻放电后才进行测量。

3．使用中注意读数及测量条件显示

⑴仪器的6位显示不一定全部是有效显示，在某些测量中测量数据的未尾值可能跳动较大，应舍去这些跳动数值，读取其稳定值。

(2)一般使用自动量程进行测量，以保证选择到正确的量程，操作到手动方式可以观察实际工作量程。应用于同批同种测量元件的批量测试时，可以选择量程锁定模式工作。

(3)串－－并联指示

虽然电桥具有显示串联或并联等效值的选择性，但在不利的Q值情况下，用上述两种方式均不可能获得基本准确度。当需要改动某一显示方式以便提高基本准确度时，电桥通过下标s表示串联，下标p表示并联。

(4)频率提示

200μF～2000μF的电容，200H～2000H的电感，测量频率在100Hz只能获得基本准确度。同样，200pF～2nF的电容和200μH～2mH的电感，只有在1KHz测量频率上才能获得基本准确度，因此获得最佳测试性能，应选择最合适的测试频率。

(5)测试电平显示

高K陶瓷电容或高导磁磁性电感器等，对测试信号电平的大小较为敏感，不同的测试电平会产生相异的测量结果。同时，测试电平越低，测量稳定性越差。

4． 建议采用的测量条件参考表

表 测量条件参考

元件名称 测量频率 串－－并联

电容<1μF 1KHz 并联

电容≥1μF(非电解电容) 100Hz 并联

电容≥1μF（电解电容） 100Hz 串联（SER）

电感<1H 1KHz 串联（SER）

电感≥1H 100Hz 串联（SHR）

电阻<10KΩ 100Hz 串联（SHR）

电阻≥10KΩ 100Hz 并联

当电桥在100Hz和1KHz频率上，能同时提供串联和并联等效元件值时建议：一定型号和数值的元件应采用一定的方式进行测量。这样做是为了获得既最适合于元件的结构形式，又最适合于元件常用的工作方式的测量。如大容量的电解电容器，常作为电源波滤元件，测量时会发现，1KHZ频率上的电容值明显低于100Hz频率上的电容值。这种现象是由于这类元件的几何结构有关诸因素所构成。因此，电解电容在100Hz频率上测量的电容值是最有用的，电解电容的损耗项通常在串联等效电阻（ESR）上显示，因此，应该测量其串联电容和串联电阻值。

数字电桥(卷名：电工)

digital bridge

采用数字技术测量阻抗参数的电桥。数字技术是将传统的模拟量转换为数字量，再进行数字运算、传递和处理等。

1972年，国际上首次出现带微处理器的数字电容电桥，它将模拟电路、数字电路与计算机技术结合在一起，为阻抗测量仪器开辟了一条新路。

一、RT-5500高压电缆外护套故障测试仪产品概况

RT-5500高压电缆外护套故障定位系统是查找高压电缆护层故障的专业设备。包含三部分：（1）RTZD-8数字电桥；（2）RT-2008护层故障定位电源；（3）RTK-1跨步电压精确定点仪。能在故障电缆断电情况下，对桥架、直埋、穿管等各种敷设方式下的电缆护层故障进行准确定位。RTZD-8数字电桥具备超强滤波功能，在现场存在很强电磁干扰、工频感应电压超过100V时，也能准确定位，直接显示故障距离。同时，RT-2008护层故障定位电源也可用来进行护层直流耐压试验。应用灵活、使用方便。

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