Labview单片机阻抗测量系统设计+电路图+源程序(2)
6.2 石英音叉阻抗参数测量 28
结 论 31
致 谢 32
参考文献33
附录A DDS控制软件设计 34
附录B IIC总线通信 35
1 引言
1.1 研究的背景及意义
阻抗测量在生物医学工程、压力传感器、温湿度传感器、半导体气体传感器、电子元件和蓄电池的性能测量、工业测量和国防等领域有着广泛的应用。
例如在生物医学方面，生物阻抗是反映生物构成部分，即生物组织、器官、细胞或细胞等电学性质的物理量。通过生物阻抗，我们可以了解活体组织的生理状态和临床状态，因此具有非常重要的理论意义和实用价值。国内外不少学者在这方面作了一些研究，取得了一些有价值的结论。但总的看来还缺少定量分析。但是目前有的生物阻抗测量系统往往体积大、造价高、精度不够精确，开发效率低。针对这些问题，为了能快速、方便、准确、实用的测量生物阻抗，降低成本，十分需要研究一种容信号发生器，运放和数据处理为一体的专门的生物阻抗测量系统[1]。
再如对压电陶瓷的压电阻抗方法，已经在结构健康监控应用中得到了大规模的研究与应用，在分析阻抗比较图的定性判定方法基础上，研究了健康指数的定量判定方法，能更加科学准确地表征结构健康状况[2]。压电阻抗法中，通过对被测结构进行有限元分析，找到了结构损伤较为敏感的激励频带，并采用一种新的激励方式和测量技术，降低了成本，减小了设备体积，增加了测量范围。因此精确的小型压电阻抗分析仪器设计对压电阻抗法在结构健康监控工程中普遍应用有着深远的意义。
油品质的好坏决定着工业中设备的使用寿命.目前,多数油质传感器只能对油介质某一个参数测量，无法实现全方位的评估，同时多物理量测量是智能仪器的一个发展方向，研发一款可用于油介质多参数测量的传感器，如粘度、密度、介电常数和温度等智能油质传感器是十分具有研究意义和应用价值的[3]。
传统的阻抗测量仪由多个独立的模块组成，其中涉及DDS、DAC、可编程增益放大器、模数转换器等模块，具有结构复杂，测量精度低、操作繁琐等缺点。阻抗测量在现代科学研究和生产生活中有重要地位。因此，研发一款利用单片机控制模式转换芯片的阻抗测量系统是非常具有价值的。
1.2 阻抗测量发展现状及未来趋势
1.3 本文研究内容
本文设计了一种由单片机控制的基于高精度阻抗转换芯片AD5933的新型多通道阻抗测量系统。硬件电路使用stm32微处理作为控制核心，按照模块化思路设计了AD5933的激励源电路，IIC总线通讯和信号调理电路，并在该基础上完成了下位机控制程序设计，并用Labview设计了上位机软件实现了数据处理和界面显示。最后，使用本测量系统对多组纯电阻电路、RC串联电路和RC并联电路的阻抗和相位进行了测试。
2 阻抗测量原理选择
传统的阻抗测量使用方法如下:
电桥法:
用交流电桥测量阻抗的原理与用直流惠斯登电桥测量电阻的原理相同。电桥电源 E用指定频率的正弦信号,平衡条件由四个桥臂的复数阻抗决定，即
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