Resumen
Las características de impedancia son fundamentales para evaluar el rendimiento de componentes electrónicos como cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos. circuito analizador de impedancia, como unidad funcional principal de un analizador de impedancia, determina la precisión, estabilidad y eficiencia de la medición de impedancia. Este artículo aborda... LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie, como objeto de investigación, explica sistemáticamente la composición y el principio de funcionamiento de su circuito analizador de impedancia y profundiza en su aplicación en el análisis y prueba de impedancia de cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos. Mediante datos de prueba específicos y análisis comparativos, se demuestran las ventajas de rendimiento del... LISUN LS90 Se verifica la precisión de medición, el rango de frecuencia y la estabilidad del analizador de impedancia. Los resultados de la investigación muestran que el circuito analizador de impedancia del... LISUN LS90 La serie, con su tecnología de puente de equilibrio automático y diseño de terminal de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales, puede satisfacer de manera efectiva las necesidades de pruebas de impedancia de alta precisión de dispositivos relacionados tanto en escenarios de investigación de laboratorio como de control de calidad de la línea de producción, brindando soporte técnico confiable para el desarrollo y aplicación de dispositivos piezoeléctricos y ferroeléctricos.
PALABRAS CLAVE
Circuito analizador de impedancia; LISUN LS90 Analizador de impedancia; Cristales ferroeléctricos; Cerámicas piezoeléctricas; Cristales piezoeléctricos; Transductores ultrasónicos; Medición de impedancia
1. Introducción
En el campo de los materiales y componentes electrónicos, los cristales ferroeléctricos, las cerámicas piezoeléctricas, los cristales piezoeléctricos y los transductores ultrasónicos se utilizan ampliamente en sensores, actuadores, filtros y equipos de imagenología médica. Los parámetros de impedancia de estos dispositivos, como la resistencia (R), la reactancia (X), la impedancia (Z), el ángulo de fase (θ), la admitancia (Y), la conductancia (G) y la susceptancia (B), reflejan directamente sus propiedades eléctricas y estados de funcionamiento. Por ejemplo, las características de impedancia-frecuencia de las cerámicas piezoeléctricas determinan la frecuencia de resonancia y el ancho de banda de los sensores piezoeléctricos, mientras que la estabilidad de la impedancia de los transductores ultrasónicos afecta la eficiencia de la conversión de energía en equipos de limpieza ultrasónica y diagnóstico médico.
El analizador de impedancia es un instrumento clave para medir los parámetros de impedancia de los componentes electrónicos, y su circuito es el componente principal que realiza la medición de impedancia. Un circuito analizador de impedancia de alto rendimiento puede excitar con precisión el dispositivo bajo prueba (DUT) con una señal estable, recopilar la señal de respuesta del DUT y calcular los parámetros de impedancia mediante el procesamiento de señales y el análisis de datos. LISUN LS90 analizador de impedancia en serie, desarrollado por LISUN Group es un producto representativo en el campo de la medición de impedancia. Su circuito analizador de impedancia integra tecnologías avanzadas como el puente de equilibrio automático y las pruebas vectoriales, lo que permite ofrecer soluciones de medición de impedancia de alta precisión y amplio rango para dispositivos ferroeléctricos y piezoeléctricos.
En este artículo se presenta primero la composición y el principio de funcionamiento del circuito analizador de impedancia del LISUN LS90 Analizador de impedancia en serie; luego, detalla los métodos de prueba y los pasos para usar el instrumento para realizar análisis de impedancia en cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos; finalmente, a través de datos experimentales y análisis de rendimiento, el valor de la aplicación del LISUN LS90 Se verifica el analizador de impedancia en campos relacionados.
El circuito analizador de impedancia del LISUN LS90 La serie es un sistema electrónico complejo compuesto por múltiples módulos funcionales, incluyendo un módulo de generación de señales, un módulo de excitación de señales, un módulo de adquisición de señales, un módulo de procesamiento de señales, un módulo de cálculo de datos y un módulo de interacción persona-computadora. La composición y las funciones específicas de cada módulo se muestran en la Tabla 1.
| Nombre del módulo | Composición | Función |
| Módulo de generación de señales | Oscilador controlado por voltaje (VCO), sintetizador de frecuencia, oscilador de cristal | Genera una señal de excitación de CA estable con frecuencia ajustable (20 Hz a 15 MHz) y amplitud (hasta 1.000 V). La precisión de frecuencia es de hasta 1 MHz, lo que garantiza la estabilidad de la frecuencia de la señal de excitación. |
| Módulo de excitación de señal | Amplificador de potencia, red de adaptación, terminales de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales | Amplifique la señal de excitación generada por el módulo de generación de señales para cumplir con los requisitos de corriente de prueba (mínimo 0.01 μA) de diferentes DUT. El par de terminales de prueba Kelvin de cuatro terminales elimina la influencia de la resistencia del cable y de contacto en los resultados de la medición, mejorando así la precisión de la misma. |
| Módulo de adquisición de señales | Convertidor analógico-digital (ADC) de alta precisión, sensor de corriente/voltaje | Recopila la señal de voltaje a través del dispositivo bajo prueba (DUT) y la señal de corriente que fluye a través de él. El convertidor analógico-digital (ADC) de alta precisión garantiza que la señal recopilada tenga bajo ruido y alta resolución, lo que sienta las bases para un cálculo preciso de la impedancia. |
| Módulo de procesamiento de señales | Filtro digital, bucle de enganche de fase (PLL), circuito de acondicionamiento de señal | Filtrar la señal analógica recopilada para eliminar la interferencia de ruido; utilizar el PLL para bloquear la frecuencia de la señal recopilada con la señal de excitación, asegurando la precisión de la medición de fase; acondicionar la señal para que cumpla con los requisitos de entrada del módulo de cálculo de datos. |
| Módulo de cálculo de datos | Microcontrolador (MCU), procesador de señales digitales (DSP) | Basado en el principio de prueba vectorial, calcula los parámetros de impedancia (RX, Z-θ, Y-θ, GB) del dispositivo bajo prueba (DUT) según las señales de tensión y corriente recopiladas. El módulo ofrece una alta velocidad de cálculo, lo que permite visualizar los resultados de la prueba en tiempo real. |
| Módulo de interacción persona-computadora | Pantalla TFT-LCD de 7.0′, botones de operación, interfaz de comunicación (RS232C, DISPOSITIVO USB, GPIB opcional) | Muestra la curva de escaneo de impedancia-frecuencia, los parámetros de prueba y el estado del instrumento en tiempo real; permite a los usuarios configurar parámetros de prueba (como rango de frecuencia, amplitud de señal) a través de botones de operación; admite la transmisión de datos entre el instrumento y la computadora, lo que facilita el almacenamiento de datos y el posprocesamiento. |
El proceso de trabajo de la LISUN LS90 El circuito analizador de impedancia se divide en cinco etapas: generación de señales, excitación de señales, adquisición de señales, procesamiento de señales, y cálculo y visualización de datos. Su principio de funcionamiento específico es el siguiente:
Etapa de generación de señal: El oscilador de cristal del módulo de generación de señal proporciona una señal de frecuencia de referencia con alta estabilidad. El sintetizador de frecuencia ajusta la frecuencia de referencia según el rango de frecuencia definido por el usuario (20 Hz a 15 MHz para... LS90Modelo -15M) para generar una señal de frecuencia ajustable. El VCO modula la señal para generar una señal de excitación de CA con una amplitud y frecuencia estables (hasta 1.000 V).
Etapa de excitación de la señal: La señal de excitación generada en la etapa anterior es amplificada por el amplificador de potencia del módulo de excitación para garantizar que la corriente de prueba cumpla con los requisitos de diferentes DUT (mínimo 0.01 μA). La red de adaptación ajusta la impedancia del circuito de excitación para que coincida con la del DUT, reduciendo la reflexión de la señal y mejorando la eficiencia de la transmisión de energía. Finalmente, la señal de excitación se aplica al DUT a través de los terminales de prueba Kelvin de cuatro terminales. Este diseño de cuatro terminales separa la ruta de corriente y la ruta de medición de tensión, eliminando la influencia de la resistencia del cable y la resistencia de contacto en la medición de tensión, mejorando así la precisión de la medición de impedancia.
Etapa de Adquisición de Señales: El sensor de corriente/voltaje del módulo de adquisición de señales capta la señal de corriente y la señal de voltaje que fluyen a través del dispositivo bajo prueba (DUT), respectivamente. Las señales analógicas captadas se envían al convertidor analógico-digital (ADC) de alta precisión para su conversión de analógico a digital. El ADC, con alta resolución y bajo nivel de ruido, puede convertir con precisión las señales analógicas en señales digitales para su posterior procesamiento.
Etapa de procesamiento de señales: El filtro digital del módulo de procesamiento de señales filtra las señales digitales para eliminar las interferencias causadas por el entorno externo y el propio instrumento. El PLL bloquea la frecuencia de la señal captada con la señal de excitación, garantizando así una medición precisa de la diferencia de fase entre las señales de tensión y corriente. El circuito de acondicionamiento de señales ajusta la amplitud y la frecuencia de las señales procesadas para que cumplan con los requisitos de entrada del módulo de cálculo de datos.
• Etapa de cálculo y visualización de datos: El DSP del módulo de cálculo de datos utiliza el principio de prueba vectorial para calcular los parámetros de impedancia del dispositivo bajo prueba. Tomando como ejemplo el cálculo de la impedancia Z y el ángulo de fase θ, el DSP calcula primero la relación de amplitud entre la señal de tensión y la señal de corriente (Z = U/I) y la diferencia de fase entre la señal de tensión y la señal de corriente (θ = φ_U – φ_I), y luego los convierte en otros parámetros de impedancia (como R = Zcosθ, X = Zsinθ) según las necesidades del usuario. Los parámetros de impedancia calculados y la curva de escaneo de impedancia-frecuencia se muestran en la pantalla TFT-LCD de 7.0′ en tiempo real. Al mismo tiempo, el instrumento puede transmitir los datos de prueba al ordenador a través del... RS232Interfaz C o DISPOSITIVO USB para almacenamiento y posprocesamiento de datos.
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La pestaña LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie, basado en su circuito analizador de impedancia de alto rendimiento, se utiliza ampliamente en el análisis y la prueba de impedancia de cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos. Esta sección presenta los métodos de prueba, los pasos y los resultados del instrumento para estos cuatro tipos de dispositivos, respectivamente.
Los cristales ferroeléctricos presentan un fenómeno de polarización espontánea que puede revertirse mediante un campo eléctrico externo, y sus características de impedancia están estrechamente relacionadas con el estado de polarización y la temperatura. LISUN LS90 El analizador de impedancia puede probar los parámetros de impedancia de los cristales ferroeléctricos bajo diferentes frecuencias y temperaturas, proporcionando una base para estudiar las propiedades eléctricas de los cristales ferroeléctricos.
• Instrumento: LISUN LS90Analizador de impedancia -10M (rango de frecuencia: 20Hz～10MHz, precisión básica: 0.05%).
• DUT: Cristal ferroeléctrico de titanato de zirconato de plomo (PZT) (tamaño: 5 mm × 5 mm × 1 mm).
• Equipo auxiliar: Cámara con temperatura controlada (rango de temperatura: 0℃～40℃), sondas de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales.
• Coloque el cristal ferroeléctrico PZT en la cámara de temperatura controlada y ajuste la temperatura de la cámara a 25 ℃ (temperatura ambiente).
• Conecte las sondas de prueba Kelvin de cuatro terminales a los terminales de prueba del LISUN LS90-Analizador de impedancia de 10M y contacte los dos extremos del cristal ferroeléctrico PZT con las sondas.
• Encienda el analizador de impedancia, ingrese a la interfaz de configuración de parámetros de prueba y configure los siguientes parámetros:
– Rango de frecuencia: 1kHz～10MHz.
– Modo de escaneo: Escaneo lineal (número de puntos de escaneo: 100).
– Amplitud de señal: 0.5V.
– Parámetros de prueba: Z-θ (impedancia y ángulo de fase).
• Inicie la prueba y el instrumento escaneará automáticamente la frecuencia en el rango establecido y recopilará los datos de impedancia y ángulo de fase del cristal ferroeléctrico PZT.
• Ajuste la temperatura de la cámara de temperatura controlada a 30 ℃, 35 ℃ y 40 ℃ respectivamente, y repita los pasos 3 y 4 para obtener las características de impedancia-frecuencia del cristal ferroeléctrico PZT a diferentes temperaturas.
Las características de impedancia-frecuencia del cristal ferroeléctrico PZT a diferentes temperaturas se muestran en la Tabla 2. En la tabla se puede observar que, a medida que aumenta la temperatura, la frecuencia de resonancia del cristal ferroeléctrico PZT disminuye ligeramente y la impedancia a dicha frecuencia aumenta. Esto se debe a que el aumento de temperatura conlleva un aumento de la pérdida dieléctrica del cristal ferroeléctrico, lo que resulta en una disminución de la frecuencia de resonancia y un aumento de la impedancia. LISUN LS90El analizador de impedancia de -10 M puede medir con precisión estos cambios, lo que es de gran importancia para estudiar la estabilidad de la temperatura de los cristales ferroeléctricos.
| Temperatura (℃) | Frecuencia de resonancia (MHz) | Impedancia a frecuencia de resonancia (kΩ) | Ángulo de fase en la frecuencia de resonancia (°) |
| 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 |
La cerámica piezoeléctrica es un tipo de material cerámico funcional que puede convertir energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Sus parámetros de impedancia, especialmente las frecuencias de resonancia y antirresonancia, son indicadores importantes para evaluar su rendimiento. LISUN LS90 El analizador de impedancia puede probar de forma rápida y precisa las frecuencias de resonancia y antirresonancia de las cerámicas piezoeléctricas, proporcionando una base para la producción y el control de calidad de los componentes cerámicos piezoeléctricos.
• Instrumento: LISUN LS90Analizador de impedancia -15M (rango de frecuencia: 20Hz～15MHz, precisión básica: 0.05%).
• DUT: Lámina de cerámica piezoeléctrica de titanato de bario (BaTiO₃) (tamaño: 10 mm × 10 mm × 0.5 mm).
• Equipo auxiliar: Accesorio de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales.
• Fije la lámina de cerámica piezoeléctrica BaTiO₃ en el dispositivo de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales y conecte el dispositivo a los terminales de prueba del LISUN LS90Analizador de impedancia -15M.
• Encienda el analizador de impedancia, ingrese a la interfaz de configuración de parámetros de prueba y configure los siguientes parámetros:
– Rango de frecuencia: 100kHz～15MHz.
– Modo de escaneo: escaneo logarítmico (número de puntos de escaneo: 200).
– Amplitud de señal: 1.0V.
– Parámetros de prueba: RX (resistencia y reactancia).
• Inicie la prueba y el instrumento escaneará automáticamente la frecuencia en el rango establecido y recopilará los datos de resistencia y reactancia de la lámina de cerámica piezoeléctrica BaTiO₃.
• Una vez completada la prueba, el instrumento identifica automáticamente la frecuencia de resonancia (f_r) y la frecuencia de antirresonancia (f_a) de la lámina de cerámica piezoeléctrica de acuerdo con el cambio de reactancia (X) con la frecuencia (cuando X=0, la frecuencia correspondiente es f_r y f_a).
• Repita la prueba 5 veces para calcular el valor promedio de f_r y f_a, y evaluar la repetibilidad de los resultados de la prueba.
Los resultados de las pruebas de las frecuencias de resonancia y antirresonancia de la lámina cerámica piezoeléctrica BaTiO₃ se muestran en la Tabla 3. Se puede ver en la tabla que la repetibilidad de los resultados de las pruebas de la LISUN LS90El analizador de impedancia de -15 M es bueno y la desviación máxima de la frecuencia de resonancia y la frecuencia de antirresonancia es inferior a 0.02 MHz. Esto indica que el circuito analizador de impedancia del LISUN LS90 La serie tiene una alta estabilidad y puede cumplir con los requisitos de repetibilidad de las pruebas de cerámica piezoeléctrica en la línea de producción.
| Tiempos de prueba | Frecuencia de resonancia (f_r, MHz) | Frecuencia de antirresonancia (f_a, MHz) | Desviación de f_r (MHz) | Desviación de f_a (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 |
| Normal | 8.56 | 10.23 | – | – |
| La desviación máxima | – | – | ± 0.01 | ± 0.01 |
Los cristales piezoeléctricos presentan una alta estabilidad de frecuencia y se utilizan ampliamente en osciladores y filtros. Las características de impedancia de los cristales piezoeléctricos, especialmente la resistencia en serie equivalente (ESR) y el factor de calidad (Q), afectan directamente el rendimiento de los osciladores y filtros. LISUN LS90 El analizador de impedancia puede probar con precisión el valor ESR y Q de los cristales piezoeléctricos, proporcionando una base para la selección y aplicación de cristales piezoeléctricos.
• Instrumento: LISUN LS90Analizador de impedancia -10M (rango de frecuencia: 20Hz～10MHz, precisión básica: 0.05%).
• DUT: Cristal piezoeléctrico de cuarzo (frecuencia: 1MHz, paquete: HC-49U).
• Equipo auxiliar: Zócalo de prueba de cristal piezoeléctrico, cables de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales.
• Inserte el cristal piezoeléctrico de cuarzo en el zócalo de prueba del cristal piezoeléctrico y conecte el zócalo de prueba a los terminales de prueba del LISUN LS90Analizador de impedancia de -10 M que utiliza cables de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales.
• Encienda el analizador de impedancia, ingrese a la interfaz de configuración de parámetros de prueba y configure los siguientes parámetros:
– Frecuencia: 1MHz (la frecuencia nominal del cristal piezoeléctrico).
– Amplitud de la señal: 0.1 V (para evitar la sobreexcitación del cristal piezoeléctrico).
– Parámetros de prueba: RX (resistencia y reactancia), valor Q.
• Inicie la prueba y el instrumento medirá la resistencia en serie equivalente (R) y la reactancia (X) del cristal piezoeléctrico a 1 MHz. Según la fórmula Q = |X|/R, el valor Q del cristal piezoeléctrico se calcula automáticamente.
• Ajuste la frecuencia del instrumento a 0.9 MHz, 0.95 MHz, 1.05 MHz y 1.1 MHz respectivamente y repita el paso 3 para obtener el valor ESR y Q del cristal piezoeléctrico a diferentes frecuencias.
La Tabla 4 muestra los valores de ESR y Q del cristal piezoeléctrico de cuarzo a diferentes frecuencias. En la tabla se puede observar que la ESR del cristal piezoeléctrico es mínima a la frecuencia nominal (1 MHz), y el valor Q es máximo. A medida que la frecuencia se desvía de la frecuencia nominal, la ESR aumenta y el valor Q disminuye. Esto se debe a que el cristal piezoeléctrico presenta el mejor rendimiento de resonancia a la frecuencia nominal y la pérdida de energía es mínima. LISUN LS90El analizador de impedancia -10M puede medir con precisión estos cambios, lo que es de gran importancia para la selección y aplicación de cristales piezoeléctricos en osciladores y filtros.
| Frecuencia (MHz) | Resistencia en serie equivalente (ESR, Ω) | Reactancia (X, kΩ) | Valor Q |
| 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 |
Los transductores ultrasónicos son dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía ultrasónica y viceversa. Sus características de impedancia están estrechamente relacionadas con la eficiencia de emisión y recepción ultrasónica. LISUN LS90 El analizador de impedancia puede probar los parámetros de impedancia de los transductores ultrasónicos bajo diferentes frecuencias, proporcionando una base para el diseño y la optimización de los sistemas de transductores ultrasónicos.
• Instrumento: LISUN LS90Analizador de impedancia -5M (rango de frecuencia: 20Hz～5MHz, precisión básica: 0.05%).
• DUT: Transductor de limpieza ultrasónica (frecuencia: 40kHz, potencia: 50W).
• Equipo auxiliar: Soporte de prueba de transductor ultrasónico, cables de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales.
• Fije el transductor de limpieza ultrasónica en el soporte de prueba y conecte los dos electrodos del transductor a los terminales de prueba del LISUN LS90Analizador de impedancia de -5M que utiliza cables de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales.
• Encienda el analizador de impedancia, ingrese a la interfaz de configuración de parámetros de prueba y configure los siguientes parámetros:
– Rango de frecuencia: 30 kHz ～ 50 kHz.
– Modo de escaneo: Escaneo lineal (número de puntos de escaneo: 50).
– Amplitud de señal: 0.5V.
– Parámetros de prueba: Z-θ (impedancia y ángulo de fase), admitancia (Y).
• Inicie la prueba y el instrumento escaneará automáticamente la frecuencia en el rango establecido y recopilará los datos de impedancia, ángulo de fase y admitancia del transductor ultrasónico.
• Una vez finalizada la prueba, analice las curvas de impedancia-frecuencia y de admitancia-frecuencia para determinar la frecuencia de resonancia (f_r) y la frecuencia de antirresonancia (f_a) del transductor ultrasónico (la frecuencia correspondiente a la impedancia mínima es f_r, y la frecuencia correspondiente a la impedancia máxima es f_a).
• Calcular el ancho de banda (Δf = f_a – f_r) y la admitancia en la frecuencia de resonancia (Y_r) del transductor ultrasónico y evaluar el rendimiento del transductor.
Las características de impedancia y admitancia del transductor de limpieza ultrasónica se muestran en la Tabla 5. En la tabla se puede observar que la frecuencia de resonancia del transductor ultrasónico es de 40.2 kHz, la frecuencia de antirresonancia es de 42.5 kHz y el ancho de banda es de 2.3 kHz. La admitancia a la frecuencia de resonancia es de 0.08 s, lo que indica que el transductor ultrasónico tiene una alta eficiencia de conversión de energía a la frecuencia de resonancia. LISUN LS90El analizador de impedancia -5M puede medir con precisión estos parámetros, lo que es de gran importancia para el diseño y la optimización de los sistemas de limpieza ultrasónica.
| Frecuencia (kHz) | Impedancia (Z, Ω) | Ángulo de fase (θ, °) | Admisión (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 |
El rendimiento de la LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie se refleja principalmente en aspectos como la precisión de la medición, el rango de frecuencia, la estabilidad y la facilidad de uso. Esta sección analiza el rendimiento del instrumento basándose en los datos de prueba de la Sección 3 y sus parámetros técnicos.
La precisión básica de la LISUN LS90 La precisión del analizador de impedancia en serie es del 0.05 %, superior a la de la mayoría de los analizadores de impedancia del mismo tipo (la precisión básica de los analizadores de impedancia generales es del 0.1 % al 0.5 %). En las pruebas de impedancia de cerámicas piezoeléctricas (Sección 3.2), la desviación máxima de los resultados de la prueba de frecuencia de resonancia es de tan solo ±0.01 MHz, con una buena repetibilidad. En las pruebas de impedancia de cristales piezoeléctricos (Sección 3.3), el error de la prueba de ESR es inferior a 0.5 Ω, lo que cumple con los requisitos de alta precisión de las pruebas de cristales piezoeléctricos. La alta precisión de medición del instrumento se debe principalmente a las tecnologías avanzadas adoptadas en su circuito analizador de impedancia, como la tecnología de puente de equilibrio automático y los terminales de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales. La tecnología de puente de equilibrio automático puede eliminar la influencia de la impedancia interna del instrumento en los resultados de la medición, mientras que los terminales de prueba Kelvin de cuatro pares de terminales pueden eliminar la influencia de la resistencia del cable y la resistencia de contacto, mejorando así la precisión de la medición.
La pestaña LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie tiene un amplio rango de frecuencia, y la frecuencia más alta alcanza los 15 MHz (LS90-15M Este rango de frecuencia cubre la frecuencia de trabajo de la mayoría de los cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos. Por ejemplo, la frecuencia de trabajo de los transductores de limpieza ultrasónica es generalmente de 20 kHz a 100 kHz, la de los cristales piezoeléctricos es generalmente de 1 MHz a 10 MHz, y la de las cerámicas piezoeléctricas es generalmente de 100 kHz a 15 MHz. El amplio rango de frecuencia de... LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie permite probar las características de impedancia de diferentes tipos de dispositivos sin reemplazar el instrumento, mejorando la eficiencia de la prueba.
La estabilidad de la LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie se refleja principalmente en la estabilidad de la señal de excitación y la repetibilidad de los resultados de las pruebas. El módulo de generación de señal del instrumento utiliza un oscilador de cristal de alta estabilidad, con una precisión de frecuencia de hasta 1 MHz, lo que garantiza la estabilidad de la frecuencia de la señal de excitación. En las pruebas de impedancia de cristales ferroeléctricos (Sección 3.1), el instrumento puede recopilar datos de impedancia de forma estable a diferentes temperaturas, con resultados consistentes. En las pruebas de impedancia de cerámicas piezoeléctricas (Sección 3.2), la repetibilidad de los resultados de la prueba de frecuencia de resonancia es buena, con una desviación máxima inferior a 0.02 MHz. La alta estabilidad del instrumento es fundamental para las pruebas a largo plazo y el control de calidad de la línea de producción.
La pestaña LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie cuenta con una interfaz intuitiva de interacción persona-computadora. La pantalla TFT-LCD de 7.0′ muestra claramente la curva de escaneo de impedancia-frecuencia y los parámetros de prueba, y los botones de operación son sencillos y fáciles de entender. El instrumento admite funciones de escaneo y análisis por computadora, y puede mostrar directamente la curva de escaneo de impedancia-frecuencia en el instrumento, eliminando la necesidad de que los usuarios configuren una computadora independiente para cada instrumento, reduciendo el costo de las pruebas y facilitando un uso flexible en la línea de producción. Además, el instrumento cuenta con múltiples interfaces de comunicación (RS232C, DISPOSITIVO USB, GPIB opcional), que puede realizar la transmisión de datos entre el instrumento y la computadora, facilitando el almacenamiento de datos y el posprocesamiento.
Este artículo toma la LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie, objeto de investigación, explica sistemáticamente la composición y el principio de funcionamiento de su circuito analizador y profundiza en su aplicación en el análisis y prueba de impedancia de cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos. Los resultados de la investigación muestran que:
La pestaña circuito analizador de impedancia de LISUN LS90 La serie se compone de un módulo de generación de señales, un módulo de excitación de señales, un módulo de adquisición de señales, un módulo de procesamiento de señales, un módulo de cálculo de datos y un módulo de interacción persona-computadora. Incorpora tecnologías avanzadas, como el puente de equilibrio automático y las pruebas vectoriales, que permiten generar, excitar, recopilar, procesar y calcular con precisión las señales de impedancia del dispositivo bajo prueba.
En las pruebas de impedancia de cristales ferroeléctricos, cerámicas piezoeléctricas, cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos, LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie ofrece alta precisión de medición, amplio rango de frecuencia y buena estabilidad. Puede medir con precisión los parámetros de impedancia (como frecuencia de resonancia, frecuencia de antirresonancia, ESR y valor Q) de dispositivos relacionados, lo que proporciona una base fiable para la investigación, la producción y el control de calidad de estos dispositivos.
La pestaña LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie ofrece las ventajas de su fácil manejo y bajo coste de prueba. Permite visualizar directamente la curva de escaneo de impedancia-frecuencia en el instrumento, eliminando la necesidad de una computadora independiente. Es ideal tanto para la investigación de laboratorio como para el control de calidad en la línea de producción.
Con el rápido desarrollo de los materiales y componentes electrónicos, los requisitos de rendimiento de los cristales ferroeléctricos, las cerámicas piezoeléctricas y otros dispositivos relacionados son cada vez más exigentes, lo que también impone mayores exigencias a la tecnología de medición de impedancia. En el futuro, el circuito analizador de impedancia de... LISUN LS90 La serie se puede optimizar aún más a partir de los siguientes aspectos:
• Ampliación del rango de frecuencia: Con el desarrollo de dispositivos piezoeléctricos de alta frecuencia, la frecuencia de trabajo de algunos cristales piezoeléctricos y transductores ultrasónicos ha superado los 15 MHz. Por lo tanto, el rango de frecuencia del circuito analizador de impedancia se puede ampliar a 20 MHz o más para satisfacer las necesidades de prueba de dispositivos de alta frecuencia.
• Mejorar la velocidad de medición: En el control de calidad de la línea de producción, la velocidad de medición del analizador de impedancia afecta directamente la eficiencia de la producción. El módulo de procesamiento de señales y el módulo de cálculo de datos del circuito del analizador de impedancia pueden optimizarse mediante el uso de un DSP y un ADC de mayor rendimiento para mejorar la velocidad de medición.
• Mejora de la función de prueba multiparamétrica: Además de los parámetros de impedancia, el rendimiento de los dispositivos ferroeléctricos y piezoeléctricos también está relacionado con parámetros como la constante dieléctrica, el coeficiente piezoeléctrico y el factor de calidad mecánica. El circuito analizador de impedancia puede integrarse con otros módulos de prueba (como el módulo de prueba de constante dieléctrica) para realizar la función de prueba multiparamétrica, ampliando así el ámbito de aplicación del instrumento.
En conclusión, el LISUN LS90 El analizador de impedancia en serie, con su circuito de alto rendimiento, ofrece amplias posibilidades de aplicación en el campo de las pruebas de impedancia de dispositivos ferroeléctricos y piezoeléctricos. Gracias a la optimización continua del circuito del analizador de impedancia, el instrumento desempeñará un papel cada vez más importante en el desarrollo y la aplicación de materiales y componentes electrónicos.
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