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模拟谐振式测量电路原理与应用分析
资料介绍
一、谐振式测量电路基本概念
谐振是正弦交流电路中一种特有的物理现象，当电路中电感的感抗与电容的容抗在特定频率下大小相等、性质相反时，电路整体呈现纯阻性，端口电压与电流同相位，这种工作状态就被称为谐振。利用谐振特性构建的测量电路即为谐振式测量电路，该电路对特定频率信号具有极高的选择性，能够将被测物理量的变化转化为谐振参数的变化，从而实现高精度的非电量或者电参数测量。
按照谐振结构的不同，谐振式测量电路可以分为串联谐振式测量电路、并联谐振式测量电路两大类，两类电路的阻抗特性、选频特性存在明显差异，适用的测量场景也各有不同。相比于其他类型的测量电路，谐振式测量电路具备灵敏度高、输出信号信噪比好、频率选择性强等优势，被广泛应用于传感器信号调理、无损检测、频率计量、介质参数测量等领域。
二、串联谐振式测量电路原理
2.1 电路结构与谐振条件
串联谐振式测量电路的核心结构是电阻R、电感L、电容C三者串联，外接正弦激励电压源，电路的总阻抗表达式为Z = R + j
，其中ω为激励信号的角频率。当满足ωL = 1/ωC，即ω = ω0= 1/√(LC)时，虚部为零，总阻抗等于电阻R，此时电路发生串联谐振，ω0被称为串联谐振角频率，对应谐振频率f0= 1/(2π√(LC))。
串联谐振发生时，电路电流达到最大值I0= U/R，电感与电容两端的电压大小相等、相位相反，且为激励电压的Q倍，Q被称为电路的品质因数，表达式为Q = ω0L/R = 1/(ω0CR)，高品质因数的串联谐振电路能够实现微弱信号的放大选频，这也是其用于测量的核心基础。
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