추상
임피던스 특성은 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정, 초음파 변환기와 같은 전자 부품의 성능을 평가하는 데 중요합니다. 임피던스 분석기 회로임피던스 분석기의 핵심 기능 단위인 는 임피던스 측정의 정확도, 안정성 및 효율성을 결정합니다. 본 논문에서는 LISUN LS90 직렬 임피던스 분석기를 연구 대상으로 삼아 임피던스 분석기 회로의 구성과 작동 원리를 체계적으로 설명하고, 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정, 초음파 트랜스듀서의 임피던스 분석 및 시험에 이 장비를 적용하는 방법을 심도 있게 탐구합니다. 구체적인 시험 데이터와 비교 분석을 통해 이 장비의 성능 이점을 분석합니다. LISUN LS90 측정 정확도, 주파수 범위 및 안정성 측면에서 임피던스 분석기가 검증되었습니다. 연구 결과에 따르면 임피던스 분석기 회로는 LISUN LS90 자동 평형 브리지 기술과 4단자 쌍 켈빈 테스트 단자 설계를 갖춘 이 시리즈는 실험실 연구와 생산 라인 품질 관리 시나리오 모두에서 관련 장치의 고정밀 임피던스 테스트 요구 사항을 효과적으로 충족할 수 있으며, 압전 및 강유전체 장치의 개발과 응용 분야에 대한 신뢰할 수 있는 기술 지원을 제공합니다.
임피던스 분석기 회로; LISUN LS90 임피던스 분석기; 강유전체 결정; 압전 세라믹; 압전 결정; 초음파 변환기; 임피던스 측정
1. 소개
전자 재료 및 부품 분야에서 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정, 그리고 초음파 변환기는 센서, 액추에이터, 필터, 그리고 의료 영상 장비에 널리 사용됩니다. 저항(R), 리액턴스(X), 임피던스(Z), 위상각(θ), 어드미턴스(Y), 컨덕턴스(G), 서셉턴스(B)와 같은 이러한 소자의 임피던스 매개변수는 소자의 전기적 특성과 작동 상태를 직접적으로 반영합니다. 예를 들어, 압전 세라믹의 임피던스-주파수 특성은 압전 센서의 공진 주파수와 대역폭을 결정하며, 초음파 변환기의 임피던스 안정성은 초음파 세척 및 의료 진단 장비의 에너지 변환 효율에 영향을 미칩니다.
임피던스 분석기는 전자 부품의 임피던스 파라미터를 측정하는 핵심 기기이며, 임피던스 분석기 회로는 임피던스 측정 기능을 구현하는 핵심 부품입니다. 고성능 임피던스 분석기 회로는 안정적인 신호로 피시험 장치(DUT)를 정확하게 여기하고, DUT의 응답 신호를 수집하며, 신호 처리 및 데이터 분석을 통해 임피던스 파라미터를 계산할 수 있습니다. LISUN LS90 시리즈 임피던스 분석기, 개발사: LISUN 그룹은 임피던스 측정 분야의 대표적인 제품입니다. 당사의 임피던스 분석기 회로는 자동 평형 브리지 및 벡터 테스트와 같은 첨단 기술을 통합하여 강유전체 및 압전 소자에 대한 고정밀 및 광범위한 임피던스 측정 솔루션을 제공합니다.
본 논문에서는 먼저 임피던스 분석기 회로의 구성과 동작 원리를 소개한다. LISUN LS90 시리즈 임피던스 분석기; 그런 다음 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정 및 초음파 변환기에 대한 임피던스 분석을 수행하기 위해 장비를 사용하는 테스트 방법 및 단계를 자세히 설명합니다. 마지막으로 실험 데이터 및 성능 분석을 통해 응용 가치를 제공합니다. LISUN LS90 관련 분야의 임피던스 분석기가 검증되었습니다.
임피던스 분석기 회로 LISUN LS90 시리즈는 신호 생성 모듈, 신호 여기 모듈, 신호 수집 모듈, 신호 처리 모듈, 데이터 계산 모듈, 그리고 인간-컴퓨터 상호작용 모듈을 포함한 여러 기능 모듈로 구성된 복잡한 전자 시스템입니다. 각 모듈의 구체적인 구성과 기능은 표 1에 제시되어 있습니다.
| 모듈 이름 | 조성 | 함수 |
| 신호 생성 모듈 | 전압 제어 발진기(VCO), 주파수 합성기, 수정 발진기 | 조정 가능한 주파수(20Hz~15MHz)와 진폭(최대 1.000V)을 갖춘 안정적인 AC 여자 신호를 생성합니다. 주파수 정확도는 최대 1mHz로 여자 신호 주파수의 안정성을 보장합니다. |
| 신호 여기 모듈 | 전력 증폭기, 매칭 네트워크, 4단자 쌍 켈빈 테스트 단자 | 신호 생성 모듈에서 생성된 여기 신호를 증폭하여 다양한 DUT의 테스트 전류 요구 사항(최소 0.01μA)을 충족합니다. 4단자 쌍의 켈빈 테스트 단자는 리드 저항 및 접촉 저항이 측정 결과에 미치는 영향을 제거하여 측정 정확도를 향상시킵니다. |
| 신호 수집 모듈 | 고정밀 ADC(아날로그-디지털 변환기), 전류/전압 센서 | DUT의 전압 신호와 DUT를 흐르는 전류 신호를 수집합니다. 고정밀 ADC는 수집된 신호의 잡음을 낮추고 분해능을 높여 정확한 임피던스 계산의 기반을 마련합니다. |
| 신호 처리 모듈 | 디지털 필터, 위상 잠금 루프(PLL), 신호 조절 회로 | 수집된 아날로그 신호를 필터링하여 노이즈 간섭을 제거합니다. PLL을 사용하여 수집된 신호의 주파수를 여기 신호와 동기화하여 위상 측정의 정확도를 보장합니다. 신호를 조절하여 데이터 계산 모듈의 입력 요구 사항을 충족시킵니다. |
| 데이터 계산 모듈 | 마이크로컨트롤러(MCU), 디지털 신호 프로세서(DSP) | 벡터 테스트 원리를 기반으로 수집된 전압 및 전류 신호에 따라 DUT의 임피던스 매개변수(RX, Z-θ, Y-θ, GB)를 계산합니다. 이 모듈은 계산 속도가 빠르므로 테스트 결과를 실시간으로 표시할 수 있습니다. |
| 인간-컴퓨터 상호작용 모듈 | 7.0′ TFT-LCD 디스플레이, 조작 버튼, 통신 인터페이스(RS232C, USB 장치, GPIB(선택 사항) | 임피던스-주파수 스캐닝 곡선, 테스트 매개변수 및 장비 상태를 실시간으로 표시합니다. 사용자는 조작 버튼을 통해 테스트 매개변수(주파수 범위, 신호 진폭 등)를 설정할 수 있습니다. 장비와 컴퓨터 간의 데이터 전송을 지원하여 데이터 저장 및 후처리를 용이하게 합니다. |
의 작업 과정 LISUN LS90 임피던스 분석기 회로는 신호 생성, 신호 여기, 신호 수집, 신호 처리, 데이터 계산 및 표시의 다섯 단계로 나눌 수 있습니다. 구체적인 작동 원리는 다음과 같습니다.
• 신호 생성 단계: 신호 생성 모듈의 수정 발진기는 높은 안정성을 가진 기준 주파수 신호를 제공합니다. 주파수 합성기는 사용자가 설정한 주파수 범위(20Hz~15MHz)에 따라 기준 주파수를 조정합니다. LS90-15M 모델)을 사용하여 주파수 조정 가능한 신호를 생성합니다. VCO는 신호를 추가로 변조하여 안정적인 진폭(최대 1.000V)과 주파수를 갖는 AC 여기 신호를 생성합니다.
• 신호 여기 단계: 이전 단계에서 생성된 여기 신호는 신호 여기 모듈의 전력 증폭기에 의해 증폭되어 테스트 전류가 다양한 DUT의 요구 사항(최소 0.01μA)을 충족하도록 합니다. 매칭 네트워크는 여기 회로의 임피던스를 DUT의 임피던스에 맞춰 조정하여 신호 반사를 줄이고 에너지 전송 효율을 향상시킵니다. 마지막으로, 여기 신호는 4단자 쌍 켈빈 테스트 단자를 통해 DUT에 인가됩니다. 4단자 쌍 설계는 전류 경로와 전압 측정 경로를 분리하여 리드 저항 및 접촉 저항이 전압 측정에 미치는 영향을 제거하여 임피던스 측정의 정확도를 향상시킵니다.
• 신호 수집 단계: 신호 수집 모듈의 전류/전압 센서는 DUT를 흐르는 전류 신호와 DUT 양단의 전압 신호를 각각 수집합니다. 수집된 아날로그 신호는 아날로그-디지털 변환을 위해 고정밀 ADC로 전송됩니다. ADC는 고해상도와 저잡음을 갖추고 있어 아날로그 신호를 후속 처리를 위해 디지털 신호로 정확하게 변환할 수 있습니다.
• 신호 처리 단계: 신호 처리 모듈의 디지털 필터는 외부 환경과 계측기 자체에서 발생하는 노이즈 간섭을 제거하기 위해 디지털 신호를 필터링합니다. PLL은 수집된 신호의 주파수를 여기 신호와 동기화하여 전압 및 전류 신호의 위상 차이를 정확하게 측정합니다. 신호 컨디셔닝 회로는 처리된 신호의 진폭과 주파수를 조정하여 데이터 계산 모듈의 입력 요구 사항을 충족합니다.
• 데이터 계산 및 표시 단계: 데이터 계산 모듈의 DSP는 벡터 테스트 원리를 사용하여 DUT의 임피던스 매개변수를 계산합니다. 임피던스 Z와 위상각 θ 계산을 예로 들면, DSP는 먼저 전압 신호 대 전류 신호의 진폭비(Z = U/I)와 전압 신호와 전류 신호의 위상차(θ = φ_U – φ_I)를 계산한 다음 사용자의 필요에 따라 이를 다른 임피던스 매개변수(예: R = Zcosθ, X = Zsinθ)로 변환합니다. 계산된 임피던스 매개변수와 임피던스-주파수 스캐닝 곡선은 7.0' TFT-LCD 디스플레이에 실시간으로 표시됩니다. 동시에 계측기는 테스트 데이터를 컴퓨터로 전송할 수 있습니다. RS232데이터 저장 및 사후 처리를 위한 C 또는 USB 장치 인터페이스.
LS90_알
The LISUN LS90 고성능 임피던스 분석기 회로를 기반으로 하는 직렬 임피던스 분석기는 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정, 초음파 트랜스듀서의 임피던스 분석 및 시험에 널리 사용됩니다. 이 섹션에서는 이 네 가지 유형의 소자에 대한 장비의 시험 방법, 단계 및 결과를 소개합니다.
강유전체 결정은 외부 전기장에 의해 반전될 수 있는 자발 분극 현상을 가지며, 그 임피던스 특성은 분극 상태 및 온도와 밀접한 관련이 있습니다. LISUN LS90 임피던스 분석기는 다양한 주파수와 온도에서 강유전체 결정의 임피던스 매개변수를 테스트하여 강유전체 결정의 전기적 특성을 연구하기 위한 기초를 제공합니다.
• 기구: LISUN LS90-10M 임피던스 분석기(주파수 범위: 20Hz～10MHz, 기본 정확도: 0.05%).
• DUT: 티탄산 지르코늄 납(PZT) 강유전체 결정(크기: 5mm×5mm×1mm).
• 보조 장비: 온도 조절 챔버(온도 범위: 0℃～40℃), 4단자 쌍 켈빈 테스트 프로브.
• PZT 강유전체 결정을 온도 조절 챔버에 넣고 챔버의 온도를 25℃(실온)로 설정합니다.
• 4단자 쌍 켈빈 테스트 프로브를 테스트 단자에 연결합니다. LISUN LS90-10M 임피던스 분석기를 사용하고 PZT 강유전체 결정의 두 끝을 프로브로 접촉시킵니다.
• 임피던스 분석기를 켜고 테스트 매개변수 설정 인터페이스에 들어가서 다음 매개변수를 설정합니다.
– 주파수 범위: 1kHz～10MHz.
– 스캔 모드: 선형 스캔(스캔 포인트 수: 100).
– 신호 진폭: 0.5V.
– 테스트 매개변수: Z-θ(임피던스 및 위상각).
• 테스트를 시작하면 계측기가 자동으로 설정 범위 내의 주파수를 스캔하고 PZT 강유전체 결정의 임피던스 및 위상각 데이터를 수집합니다.
• 온도 조절 챔버의 온도를 각각 30℃, 35℃, 40℃로 조절하고, 3~4단계를 반복하여 다양한 온도에서 PZT 강유전체 결정의 임피던스-주파수 특성을 얻습니다.
다양한 온도에서 PZT 강유전체 결정의 임피던스-주파수 특성을 표 2에 나타내었다. 표에서 알 수 있듯이, 온도가 증가함에 따라 PZT 강유전체 결정의 공진 주파수는 약간 감소하고, 공진 주파수에서의 임피던스는 증가한다. 이는 온도 증가가 강유전체 결정의 유전 손실 증가로 이어져 공진 주파수는 감소하고 임피던스는 증가하기 때문이다. LISUN LS90-10M 임피던스 분석기는 이러한 변화를 정확하게 측정할 수 있으며, 이는 강유전체 결정의 온도 안정성을 연구하는 데 매우 중요합니다.
| 온도 (℃) | 공진 주파수(MHz) | 공진 주파수에서의 임피던스(kΩ) | 공진 주파수에서의 위상각(°) |
| 25 | 5.23 | 1.25 | -1.2 |
| 30 | 5.21 | 1.32 | -1.5 |
| 35 | 5.19 | 1.40 | -1.8 |
| 40 | 5.17 | 1.48 | -2.1 |
압전 세라믹은 전기 에너지를 기계 에너지로, 또는 그 반대로 변환할 수 있는 기능성 세라믹 소재입니다. 압전 세라믹의 임피던스 매개변수, 특히 공진 주파수와 반공진 주파수는 성능을 평가하는 데 중요한 지표입니다. LISUN LS90 임피던스 분석기는 압전 세라믹의 공진 및 반공진 주파수를 빠르고 정확하게 테스트하여 압전 세라믹 부품의 생산 및 품질 관리를 위한 기반을 제공합니다.
• 기구: LISUN LS90-15M 임피던스 분석기(주파수 범위: 20Hz～15MHz, 기본 정확도: 0.05%).
• DUT: 티탄산바륨(BaTiO₃) 압전 세라믹 시트(크기: 10mm×10mm×0.5mm).
• 보조 장비: 4단자 쌍 켈빈 테스트 픽스처.
• BaTiO₃ 압전 세라믹 시트를 4단자 쌍 켈빈 테스트 고정 장치에 고정하고 고정 장치를 테스트 단자에 연결합니다. LISUN LS90-15M 임피던스 분석기.
• 임피던스 분석기를 켜고 테스트 매개변수 설정 인터페이스에 들어가서 다음 매개변수를 설정합니다.
– 주파수 범위: 100kHz～15MHz.
– 스캔 모드: 대수 스캔(스캔 포인트 수: 200).
– 신호 진폭: 1.0V.
– 테스트 매개변수: RX(저항 및 리액턴스).
• 테스트를 시작하면 장비가 자동으로 설정 범위 내의 주파수를 스캔하고 BaTiO₃ 압전 세라믹 시트의 저항 및 리액턴스 데이터를 수집합니다.
• 시험이 완료되면, 기기는 주파수에 따른 리액턴스(X)의 변화에 따라 압전 세라믹 시트의 공진 주파수(f_r)와 반공진 주파수(f_a)를 자동으로 식별합니다(X=0일 경우, 해당 주파수는 f_r과 f_a입니다).
• f_r과 f_a의 평균값을 계산하기 위해 테스트를 5번 반복하고 테스트 결과의 반복성을 평가합니다.
BaTiO₃ 압전 세라믹 시트의 공진 및 반공진 주파수에 대한 시험 결과를 Table 3에 나타내었다. 이 표에서 볼 수 있듯이, LISUN LS90-15M 임피던스 분석기는 양호하며, 공진 주파수와 반공진 주파수의 최대 편차는 0.02MHz 미만입니다. 이는 임피던스 분석기 회로가 LISUN LS90 이 시리즈는 안정성이 높고 생산 라인에서 압전 세라믹 테스트의 반복성 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
| 테스트 시간 | 공진 주파수(f_r, MHz) | 반공진 주파수(f_a, MHz) | f_r의 편차(MHz) | f_a의 편차(MHz) |
| 1 | 8.56 | 10.23 | 0 | 0 |
| 2 | 8.57 | 10.24 | +0.01 | +0.01 |
| 3 | 8.55 | 10.22 | -0.01 | -0.01 |
| 4 | 8.56 | 10.23 | 0 | 0 |
| 5 | 8.57 | 10.24 | +0.01 | +0.01 |
| 평균 | 8.56 | 10.23 | - | - |
| 최대 편차 | - | - | ± 0.01 | ± 0.01 |
압전 결정은 높은 주파수 안정성을 가지며 발진기와 필터에 널리 사용됩니다. 압전 결정의 임피던스 특성, 특히 등가 직렬 저항(ESR)과 품질 계수(Q)는 발진기와 필터의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. LISUN LS90 임피던스 분석기는 압전 결정체의 ESR 및 Q 값을 정확하게 테스트하여 압전 결정체의 선택 및 적용을 위한 기초를 제공합니다.
• 기구: LISUN LS90-10M 임피던스 분석기(주파수 범위: 20Hz～10MHz, 기본 정확도: 0.05%).
• DUT: 석영 압전 수정(주파수: 1MHz, 패키지: HC-49U).
• 보조 장비: 압전 수정 시험 소켓, 4단자 쌍 켈빈 시험 와이어.
• 석영 압전 수정체를 압전 수정체 테스트 소켓에 삽입하고 테스트 소켓을 압전 수정체의 테스트 단자에 연결합니다. LISUN LS90-4단자 쌍 켈빈 테스트 와이어를 사용하는 10M 임피던스 분석기.
• 임피던스 분석기를 켜고 테스트 매개변수 설정 인터페이스에 들어가서 다음 매개변수를 설정합니다.
– 주파수: 1MHz(압전 결정체의 공칭 주파수).
– 신호 진폭: 0.1V(압전 결정의 과여자를 방지하기 위함).
– 테스트 매개변수: RX(저항 및 리액턴스), Q 값.
• 테스트를 시작하면 계측기는 1MHz에서 압전 결정체의 등가 직렬 저항(R)과 리액턴스(X)를 측정합니다. Q = |X|/R 공식에 따라 압전 결정체의 Q 값이 자동으로 계산됩니다.
• 계측기의 주파수를 각각 0.9MHz, 0.95MHz, 1.05MHz, 1.1MHz로 조정하고 3단계를 반복하여 다양한 주파수에서 압전 결정체의 ESR 및 Q 값을 얻습니다.
다양한 주파수에서 석영 압전 결정의 ESR과 Q 값을 표 4에 나타내었습니다. 표에서 알 수 있듯이 압전 결정의 ESR은 공칭 주파수(1MHz)에서 가장 작고 Q 값은 가장 큽니다. 주파수가 공칭 주파수에서 벗어날수록 ESR은 증가하고 Q 값은 감소합니다. 이는 압전 결정이 공칭 주파수에서 가장 우수한 공진 성능을 가지고 에너지 손실이 가장 적기 때문입니다. LISUN LS90-10M 임피던스 분석기는 이러한 변화를 정확하게 측정할 수 있으며, 이는 발진기 및 필터에서 압전 결정을 선택하고 적용하는 데 매우 중요합니다.
| 주파수 (MHz) | 등가 직렬 저항(ESR, Ω) | 리액턴스(X, kΩ) | Q 값 |
| 0.9 | 50.2 | -1.25 | 24.9 |
| 0.95 | 25.1 | -0.52 | 20.7 |
| 1.0 | 10.3 | 0.01 | 97.1 |
| 1.05 | 24.8 | +0.51 | 20.5 |
| 1.1 | 49.5 | +1.23 | 24.9 |
초음파 변환기는 전기 에너지를 초음파 에너지로, 또는 그 반대로 변환하는 장치입니다. 초음파 변환기의 임피던스 특성은 초음파 방출 및 수신 효율과 밀접한 관련이 있습니다. LISUN LS90 임피던스 분석기는 다양한 주파수에서 초음파 변환기의 임피던스 매개변수를 테스트하여 초음파 변환기 시스템의 설계 및 최적화를 위한 기초를 제공합니다.
• 기구: LISUN LS90-5M 임피던스 분석기(주파수 범위: 20Hz～5MHz, 기본 정확도: 0.05%).
• DUT: 초음파 세척 변환기(주파수: 40kHz, 전력: 50W).
• 보조 장비: 초음파 변환기 테스트 브라켓, 4단자 쌍 켈빈 테스트 케이블.
• 초음파 세척 탐촉자를 테스트 브라켓에 고정하고 탐촉자의 두 전극을 테스트 단자에 연결합니다. LISUN LS90-4단자 쌍 켈빈 테스트 케이블을 사용하는 5M 임피던스 분석기.
• 임피던스 분석기를 켜고 테스트 매개변수 설정 인터페이스에 들어가서 다음 매개변수를 설정합니다.
– 주파수 범위: 30kHz～50kHz.
– 스캔 모드: 선형 스캔(스캔 포인트 수: 50).
– 신호 진폭: 0.5V.
– 테스트 매개변수: Z-θ(임피던스 및 위상각), 어드미턴스(Y).
• 테스트를 시작하면 장비가 자동으로 설정 범위 내의 주파수를 스캔하고 초음파 변환기의 임피던스, 위상각, 어드미턴스 데이터를 수집합니다.
• 시험이 완료된 후, 임피던스-주파수 곡선과 어드미턴스-주파수 곡선을 분석하여 초음파 탐촉자의 공진 주파수(f_r)와 반공진 주파수(f_a)를 구한다(최소 임피던스에 해당하는 주파수를 f_r, 최대 임피던스에 해당하는 주파수를 f_a).
• 초음파 변환기의 대역폭(Δf = f_a – f_r)과 공진 주파수에서의 어드미턴스(Y_r)를 계산하고 변환기의 성능을 평가한다.
초음파 세척 트랜스듀서의 임피던스 및 어드미턴스 특성은 표 5에 제시되어 있습니다. 표에서 알 수 있듯이 초음파 트랜스듀서의 공진 주파수는 40.2kHz, 반공진 주파수는 42.5kHz, 대역폭은 2.3kHz입니다. 공진 주파수에서의 어드미턴스는 0.08S로, 이는 초음파 트랜스듀서가 공진 주파수에서 높은 에너지 변환 효율을 가짐을 나타냅니다. LISUN LS90-5M 임피던스 분석기는 이러한 매개변수를 정확하게 측정할 수 있으며, 이는 초음파 세척 시스템의 설계 및 최적화에 매우 중요합니다.
| 주파수 (kHz) | 임피던스(Z, Ω) | 위상각(θ, °) | 입학(Y, S) |
| 30 | 1500 | -85 | 0.0007 |
| 35 | 800 | -70 | 0.0012 |
| 40 | 100 | -10 | 0.0098 |
| 40.2 | 80 | 0 | 0.0125 |
| 42.5 | 1200 | +80 | 0.0008 |
| 45 | 2000 | +85 | 0.0005 |
| 50 | 3000 | +88 | 0.0003 |
의 성능 LISUN LS90 직렬 임피던스 분석기의 성능은 측정 정확도, 주파수 범위, 안정성, 사용 편의성 등의 측면에서 주로 평가됩니다. 본 절에서는 3절의 시험 데이터와 장비의 기술적 파라미터를 바탕으로 장비의 성능을 분석합니다.
기본 정확도 LISUN LS90 시리즈 임피던스 분석기는 0.05%로, 같은 유형의 대부분 임피던스 분석기보다 높습니다(일반 임피던스 분석기의 기본 정확도는 0.1%~0.5%). 압전 세라믹의 임피던스 시험(3.2절)에서 공진 주파수 시험 결과의 최대 편차는 ±0.01MHz에 불과하며 반복성이 양호합니다. 압전 결정체의 임피던스 시험(3.3절)에서 ESR 시험 오차는 0.5Ω 미만으로 압전 결정체의 고정밀 시험 요구 사항을 충족합니다. 이 기기의 높은 측정 정확도는 주로 자동 밸런스 브리지 기술 및 4단자 쌍 켈빈 시험 단자와 같은 임피던스 분석기 회로에 채택된 첨단 기술 때문입니다. 자동 밸런스 브리지 기술은 계측기 내부 임피던스가 측정 결과에 미치는 영향을 제거할 수 있으며, 4단자 쌍 켈빈 시험 단자는 리드 저항 및 접촉 저항의 영향을 제거하여 측정 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
The LISUN LS90 시리즈 임피던스 분석기는 넓은 주파수 범위를 가지고 있으며 최고 주파수는 15MHz에 이릅니다.LS90-15M 모델). 이 주파수 범위는 대부분의 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정, 그리고 초음파 변환기의 작동 주파수를 포괄할 수 있습니다. 예를 들어, 초음파 세척 변환기의 작동 주파수는 일반적으로 20kHz~100kHz이고, 압전 결정의 작동 주파수는 일반적으로 1MHz~10MHz이며, 압전 세라믹의 작동 주파수는 일반적으로 100kHz~15MHz입니다. LISUN LS90 시리즈 임피던스 분석기를 사용하면 계측기를 교체하지 않고도 다양한 유형의 장치의 임피던스 특성을 테스트할 수 있어 테스트 효율성이 향상됩니다.
의 안정성 LISUN LS90 직렬 임피던스 분석기는 주로 여기 신호의 안정성과 시험 결과의 반복성에 반영됩니다. 이 장비의 신호 생성 모듈은 고안정성 수정 발진기를 사용하며, 주파수 정확도는 최대 1MHz로 높아 여기 신호 주파수의 안정성을 보장합니다. 강유전체 결정의 임피던스 시험(3.1절)에서 이 장비는 다양한 온도에서 임피던스 데이터를 안정적으로 수집할 수 있으며, 시험 결과의 일관성이 우수합니다. 압전 세라믹의 임피던스 시험(3.2절)에서 공진 주파수 시험 결과의 반복성이 우수하며, 최대 편차는 0.02MHz 미만입니다. 이 장비의 높은 안정성은 장기 시험 및 생산 라인 품질 관리에 매우 중요합니다.
The LISUN LS90 시리즈 임피던스 분석기는 사용자 친화적인 인간-컴퓨터 상호작용 인터페이스를 갖추고 있습니다. 7.0인치 TFT-LCD 디스플레이는 임피던스-주파수 스캐닝 곡선과 테스트 파라미터를 명확하게 표시하며, 조작 버튼은 간단하고 이해하기 쉽습니다. 이 장비는 컴퓨터 스캐닝 및 분석 기능을 지원하며, 임피던스-주파수 스캐닝 곡선을 장비에 직접 표시할 수 있어 사용자가 각 장비마다 별도의 컴퓨터를 구성할 필요가 없어 테스트 비용을 절감하고 생산 라인에서 유연하게 사용할 수 있습니다. 또한, 이 장비는 다양한 통신 인터페이스를 갖추고 있습니다(RS232C, USB 장치, GPIB(선택 사항)를 사용하면 계측기와 컴퓨터 간에 데이터 전송을 실현하여 데이터 저장 및 사후 처리를 용이하게 할 수 있습니다.
이 논문은 LISUN LS90 직렬 임피던스 분석기를 연구 대상으로 삼아, 임피던스 분석기 회로의 구성과 작동 원리를 체계적으로 설명하고, 강유전체 결정, 압전 세라믹, 압전 결정, 초음파 트랜스듀서의 임피던스 분석 및 시험에 이 장비를 적용하는 방법을 심도 있게 탐구했습니다. 연구 결과는 다음과 같습니다.
The 임피던스 분석기 회로 의 LISUN LS90 이 시리즈는 신호 생성 모듈, 신호 여기 모듈, 신호 수집 모듈, 신호 처리 모듈, 데이터 계산 모듈, 그리고 인간-컴퓨터 상호작용 모듈로 구성됩니다. 자동 평형 브리지 및 벡터 테스트와 같은 첨단 기술을 채택하여 DUT의 임피던스 신호를 정확하게 생성, 여기, 수집, 처리 및 계산할 수 있습니다.
강유전체 결정체, 압전 세라믹, 압전 결정체 및 초음파 변환기의 임피던스 테스트에서 LISUN LS90 직렬 임피던스 분석기는 높은 측정 정확도, 넓은 주파수 범위, 그리고 우수한 안정성을 제공합니다. 관련 기기의 임피던스 파라미터(공진 주파수, 반공진 주파수, ESR, Q 값 등)를 정확하게 측정하여 해당 기기의 연구, 생산 및 품질 관리에 신뢰할 수 있는 기반을 제공합니다.
The LISUN LS90 직렬 임피던스 분석기는 조작이 간편하고 시험 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 임피던스-주파수 스캐닝 곡선을 기기에 직접 표시할 수 있어 별도의 컴퓨터가 필요 없으며, 실험실 연구 및 생산 라인 품질 관리에 모두 적합합니다.
전자 소재 및 부품의 급속한 발전으로 강유전체 결정, 압전 세라믹 및 관련 소자의 성능 요구가 점점 높아지고 있으며, 이는 임피던스 측정 기술에 대한 요구 또한 더욱 높아지고 있습니다. 앞으로는 임피던스 분석기 회로가 LISUN LS90 시리즈는 다음과 같은 측면에서 더욱 최적화될 수 있습니다.
• 주파수 범위 확장: 고주파 압전 소자의 발전으로 일부 압전 결정체와 초음파 변환기의 작동 주파수가 15MHz를 초과했습니다. 따라서 임피던스 분석기 회로의 주파수 범위를 20MHz 이상으로 확장하여 고주파 소자의 시험 요구를 충족할 수 있습니다.
• 측정 속도 향상: 생산 라인 품질 관리 시나리오에서 임피던스 분석기의 측정 속도는 생산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 임피던스 분석기 회로의 신호 처리 모듈과 데이터 계산 모듈은 고성능 DSP와 ADC를 사용하여 최적화하여 측정 속도를 향상시킬 수 있습니다.
• 다중 파라미터 테스트 기능 강화: 강유전체 및 압전 소자의 성능은 임피던스 파라미터 외에도 유전율, 압전 계수, 기계적 품질 계수 등의 파라미터와 관련이 있습니다. 임피던스 분석기 회로는 다른 테스트 모듈(예: 유전율 테스트 모듈)과 통합되어 다중 파라미터 테스트 기능을 구현할 수 있으며, 이를 통해 계측기의 적용 범위를 더욱 확장할 수 있습니다.
결론적으로 LISUN LS90 고성능 임피던스 분석기 회로를 탑재한 직렬 임피던스 분석기는 강유전체 및 압전 소자의 임피던스 시험 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다. 임피던스 분석기 회로의 지속적인 최적화를 통해 본 장비는 전자 재료 및 부품의 개발 및 응용 분야에서 더욱 중요한 역할을 수행할 것입니다.
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