專利名稱：：一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)及其方法，尤指一種系統(tǒng)可適用于復(fù)雜組合的測量工具，能測量具有不同電氣特性及物理特性的待測物，并同時儲存多組不同待測物的補償參數(shù)以供重復(fù)使用。
背景技術(shù)：
：隨著近幾年電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)不斷蓬勃發(fā)展，尤其以3C等消費性產(chǎn)品成為熱門消費主流，然而要組成這些產(chǎn)品需要大量電子組件，為確保產(chǎn)品品質(zhì)就需要檢測其電子組件規(guī)格是否標符合標準，除了檢測電容、電感及電阻等基本被動組件外，也測量由這些組件組合或復(fù)合而成、或具有相近特性的各式電子零組件，前者包含各式繞線組件、通訊及電源濾波器等，后者則包含開關(guān)、連接器、導(dǎo)線、金屬材料、介電材料、磁性材料及半導(dǎo)體組件等。早期因測量工具本身的雜散電容、殘余電阻、開關(guān)的接點電阻、線與線相互干擾、外部噪聲及測量頻率不斷提升所導(dǎo)致測量裝置的精確度產(chǎn)生很大的影響，其精確度的定義為測量精確度加上測量工具的誤差，為確保測量裝置的精確度在規(guī)格內(nèi)而需對測量裝置進行校正動作，并對測量工具進行補償動作以消除該測量裝置與測量工具兩者間的誤差?；谏鲜鲈?，目前已發(fā)展出各種補償方法，包括第一種為偏移補償(offsetcompensation)方法是利用測量工具的測量端開路時形成雜散電容并影響測量值，此時只需將測量值減去雜散電容值就可得到補償后的測量值，但此補償方法僅用于夾具類測量工具。第二種為開路/短路補償(open/shortcompensation)方法假設(shè)測量工具的雜散電容及殘余電阻為一等效電路，當?shù)刃щ娐烽_路時，由于測量端阻抗無限大而殘余電阻相對變小，所以可測得雜散電容。當?shù)刃щ娐范搪窌r，由于測量端阻抗無限小而雜散電容相對變大，所以可測得殘余電阻，此補償方法僅適用于等效電路，屬于惟一對稱的簡單電路。第三種為開路/短路/負載補償(open/short/loadcompensation)方法，由于上述第二種開路/短路補償無法補償過于復(fù)雜或不對稱的等效電路，因此需要使用該第三種開路/短路/負載的補償方法，需分別進行開路、短路補償后在電性連接一標準待測物利用測得的參數(shù)進行負載補償。已知的現(xiàn)有技術(shù)僅能對一般測量工具進行單一組待測物的補償，但如需要使用掃描工具、可擴充的測量工具或較復(fù)雜的其它測量工具組合等時，因測量工具的路徑過于復(fù)雜，易造成復(fù)雜的等效電路，所以將無法有效得到補償，且其內(nèi)存容量有限，將無法記錄多筆參數(shù)，故以現(xiàn)有技術(shù)為主的測量工具無法充分利用參數(shù)計算補償值或重復(fù)使用，使其在準確性及效率大為減低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)可與掃描工具、可擴充的測量工具或較復(fù)雜的各種測量工具組合，并測量標準待測物及待測物的值以取得所需各補償參數(shù)，且經(jīng)由運算后所得一補償值，使該測量工具中每一測量路徑所形成的等效電路及雜散千擾皆得以補償。本發(fā)明的另一目的是提供一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)姆椒?，其中各掃描工具、可擴充的測量工具或較復(fù)雜的測量工具組合，依據(jù)不同待測物的電氣特性或物理特性的需要，同時進行多組不同電氣特性或物理特性的補償，而無需如現(xiàn)有技術(shù)僅能進行單一組待測物的測量，因此可提升測量時的效率及降低工時。本發(fā)明的另一目的是提供一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，用于儲存多組不同待測物的測量值或補償參數(shù)，并可多次重復(fù)^f吏用或使用于不同的待測物但具有同一物理特性，且因其記憶空間也較現(xiàn)有技術(shù)有擴充性，故可儲存較多資料，能方便使用者的測量操作。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，用于補償一測量裝置電性連接一測量工具的雜散影響，包括至少一測量裝置，用于執(zhí)行測量各項補償參數(shù)；一掃描工具，電性連接該測量裝置用以測量補償參數(shù)；一標準待測物，連接該測量裝置及該掃描工具以獲得補償參數(shù)；一計算單元，用以運算該測量裝置及該掃描工具所測得各項補償參數(shù)；以及一輸出單元，用以顯示該計算單元所計算出的一補償測量值。所述的測量裝置為一電阻/電容/電感測量器(LCRMeter)。所述的掃描工具具有可擴充性的測試信道。所述的計算單元進一步包括一操作接口，用以輸入測量參數(shù)及測試條件；一通訊接口，電性連接該測量裝置，用以傳送該操作接口的控制訊號及測量裝置所測量到的各補償參數(shù)；一內(nèi)存單元，經(jīng)由該通訊接口存取該測量裝置所測量的補償參數(shù)；以及一邏輯運算單元，讀取該內(nèi)存單元儲存之各補償參數(shù)并進行計算以獲得一補償測量值。所述的補償測量值各補償參數(shù)經(jīng)由該邏輯運算單元計算。本發(fā)明還提供一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)姆椒?，用于補償一測量裝置電性連接測量工具及一標準待測物的雜散影響，包含以下步驟對該測量裝置進行開路補償以測得一雜散電容值，并將測得的雜散電容值傳送到一邏輯運算單元；對該測量裝置進行短路補償以測得一殘余電阻值，并將測得的殘余電阻值傳送到該邏輯運算單元；對該測量裝置進行負栽補償，電性連接該標準待測物以測得一標準值，并將測得的標準值存入到一內(nèi)存單元；所述的測量裝置電性連接I掃描工具并進行開路補償，得到一開路值，將測得的開路值存入該內(nèi)存單元；所述的掃描工具進行短路補償?shù)玫揭欢搪分?，將測得之短路值存入該內(nèi)存單元；所述的掃描工具電性連接該標準待測物，并進行測量得到一標準測量值，將測得的標準測量值存入該內(nèi)存單元；所述的掃描工具電性連接一待測物，進行測量得到一實際測量值，將測得的實際測量值存入該內(nèi)存單元；以及將該內(nèi)存單元中各補償參數(shù)，傳送至邏輯運算單元計算，得到一補償測量值。所述的開路補償該測量裝置的測量端及該掃描工具的測試信道設(shè)成開路狀態(tài)。所述的補償參數(shù)包括一標準值，該測量裝置直接測量一標準待測物所得值。所述的補償參數(shù)包括一標準測量值，其透過該測量裝置電性連接一掃描工具以測量該標準待測物所得值。所述的補償參數(shù)包括一短路值，其透過該測量裝置電性連接一掃描工具，將測試信道設(shè)成短路所得值。所述的補償參數(shù)包括一開路值，其透過該測量裝置電性連接一掃描工具，將測試信道設(shè)成開路所得值。所述的補償參數(shù)包括一實際測量值，該測量裝置電性連接一掃描工具以測量一待測物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是提供一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)及其方法，其是將掃描工具、掃瞄測量工具及以不對稱路徑的測量工具產(chǎn)生的等效電路經(jīng)由本發(fā)明的系統(tǒng)加以補償，并提供可存取多筆補償參數(shù)的記憶空間及呼叫功能，可提供用于后續(xù)多次重復(fù)使用的數(shù)據(jù)。圖1為本發(fā)明對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明在高頻時阻抗誤差率的曲線圖；圖3為本發(fā)明在高頻時補償誤差率的曲線圖；圖4為本發(fā)明對多級測量工具的等效電路補償?shù)姆椒鞒虉D；圖5為本發(fā)明的計算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖l所示，其為一種依據(jù)本發(fā)明的對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，其中包括一計算單元100、一測量裝置102、一掃描工具104、一標準待測物106以及一輸出單元108。請進一步參閱圖5所示，其顯示一種依據(jù)本發(fā)明的計算單元100可為一具有輸出/入、控制、算術(shù)邏輯及記憶功能的計算器(如一個人計算機)，其包括一通訊接口120、一操作接口140、一內(nèi)存單元160及一邏輯運算單元180。其中該操作接口140可為一特定的人機接口程序，而該掃描工具104采模塊化設(shè)計，具有可擴充的測試信道，且該測量裝置可為一電阻/電容/電感測量器(LCRMeter)。如圖1和圖5所示，當測量裝置102電性連接至該通訊接口120以執(zhí)行該操作接口140時，可經(jīng)由該操作接口140輸入測量參數(shù)及測試條件至測量裝置102,并傳送控制訊號至該邏輯運算單元180以判斷使用何種補償公式，之后選擇進行何種補償方法。該內(nèi)存單元160用以存取使用者自該操作接口140輸入至測量裝置102的測量參數(shù)及測試條件，先經(jīng)由該測量裝置102測量該標準待測物106，再電性連接該掃描工具104,并電性連接該標準待測物106及一待測物，以回傳各補償參數(shù)至該邏輯運算單元180進行計算。該邏輯運算單元180以一軟件程序為主的補償程序且聯(lián)接該內(nèi)存單元160。當該內(nèi)存單元160存取完各種所需的補償參數(shù)，包括標準值、開路值、短路值、標準測量值及實際測量值(待后詳述)，即回傳這些補償參數(shù)至該邏輯運算單元160時，并利用該補償程序即可計算出其補償測量值并經(jīng)由該輸出單元108顯示。舉例而言，當該邏輯運算單元180得到各補償參數(shù)后，即可利用如下負載補償計算公式(l),精確計算出一補償測量值(Zdut):*一Zsf(i承(Zo-Zy附)承(Zxm~Zy)^"f一~(Zsw-Zs)*(Zo-Zxm)~~n、其中Zstd為一標準值，透過該測量裝置直接測量一標準待測物所得值；Zo為一開路值，透過該測量裝置電性連接一掃描工具以測量該標準待測物所得值；Zs為一短贈^i，透過該測量裝置電性連接一掃描工具所得值，將測試信道^:成短路或通過一短路片；Zo—開路值，透過該測量裝置電性連接一掃描工具，將測試信道設(shè)成開路所得值；Zxm為一實際測量值，透過該測量裝置電性連接一掃描工具以測量一;f寺測物。另請進一步參考圖2和圖3所示，其為依據(jù)本發(fā)明在高頻時與現(xiàn)有技術(shù)阻抗誤差率及補償誤差率的曲線圖，在高頻時，掃瞄測量工具上的殘余電阻、雜散電容及其它的噪聲干擾，會明顯的造成在測量上的誤差，使用一測量裝置電性聯(lián)接一掃描工具及一標準待測物，并取100KHz、200KHz、300KHz、400KHz、500KHz、600KHz、700KHz、800KHz、900KHz及l(fā)MHz等頻率點，以比較開路/短路補償及開路/短路/負載補償在高頻時的補償效果。接著，將計算(Zstd標準值-Zdut實際測量值)/Zstd標準值的結(jié)果，即可得到阻抗測量的誤差，整理如下表l所示<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表1若將表1的誤差改為如圖2所示，從圖2中的開路/短路補償誤差曲線200與開路/短路/負載補償誤差曲線202中可明顯的發(fā)現(xiàn)，開路/短路/負載補償隨著頻率的改變?nèi)匀荒軐⒆杩箿y量誤差維持在正負0.1%之內(nèi)，而以開路/短路補償后的阻抗測量誤差則是呈現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，其誤差范圍介于4%~-2%之間。將以上表1的誤差取20LOG后正如圖3所示，利于觀察兩種補償間的差異。自圖3中的開路/短路補償誤差曲線300與開路/短路/負載補償誤差曲線302可明顯的發(fā)現(xiàn)，開路/短路補償誤差曲線300的準位都比開路/短路/負載補償誤差曲線302來的高(代表其誤差也較大),其之間的差異約為20dB，最大差異則有到40dB左右，因此可知道之間的補償效果的差距在10倍10000倍左右。由此實驗可知在高頻時開路/短路/負載補償?shù)姆€(wěn)定性及補償效果都比開路/短路補償好且開路/短路/負載補償誤差也比開路/短路補償誤差好10倍以上。此外，如圖4所示，其顯示一種依據(jù)本發(fā)明的對多級測量工具的等效電路補償?shù)姆椒ǖ牟襟E流程圖，其中利用一等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括一計算單元、至少一測量裝置(如電阻/電容/電感測量器(LCRMeter))、一掃描工具(Scanner),—標準待測物及一輸出單元(如LCD顯示器或LED顯示器等)互為分別電性連接，且該計算單元具有如圖5所示的各組件，該方法包含以下步驟步驟S400,將一測量裝置進行開路補償，以測得雜散電容，并將測得的雜散電容值傳送到邏輯運算單元計算；步驟S402，該測量裝置進行短路補償以測得殘余電阻，并將測得的殘余電阻值傳送到邏輯運算單元計算；步驟S404，將該測量裝置進行負載補償，先電性連接一標準待測物所得值一標準值(Zstd)，并將測得的標準值(Zstd)，經(jīng)由通訊接口存取到內(nèi)存單元；步驟S406,該測量裝置電性連接掃描工具并進行開路補償所得值一開路值(Zo),將測得的開路值(Zo),經(jīng)由通訊接口存取到內(nèi)存單元；步驟S408，該掃描工具進行短路補償所得值一短路值(Zs),將測得短路值(Zs)，經(jīng)由通訊接口傳送到內(nèi)存單元；步驟S410,該掃描工具電性連接該標準待測物，并進行測量所得值一標準測量值(Zsm),將測得的標準測量值(Zsm),經(jīng)由通訊接口存取到內(nèi)存單元；步驟S412,該掃描工具電性連接一待測物，進行測量所得值一實際測量值(Zx)，將測得的實際測量值(Zx),經(jīng)由通訊接口存取到內(nèi)存單元；以及步驟S414,將存取在該內(nèi)存單元中各補償參數(shù)(包括標準值、開路值、短路值、標準測量值及實際測量值)，傳送至邏輯運算單元計算，得到一補償測量值(Zdut)并經(jīng)由該輸出單元顯示。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，用于補償一測量裝置電性連接一測量工具的雜散影響，其特征在于包括至少一測量裝置，用于執(zhí)行測量各項補償參數(shù)；一掃描工具，電性連接所述的測量裝置用以測量補償參數(shù)；一標準待測物，連接所述的測量裝置及所述的掃描工具以獲得補償參數(shù)；一計算單元，用以運算所述的測量裝置及所述的掃描工具所測得各項補償參數(shù)；以及一輸出單元，用以顯示所述的計算單元所計算出的一補償測量值。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，其特征在于所述的測量裝置為一電阻/電容/電感測量器。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，其特征在于所述的掃描工具具有可擴充性的測試信道。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，其特征在于所述的計算單元進一步包括一操作接口，用以輸入測量參數(shù)及測試條件；一通訊接口，電性連接所述的測量裝置，用以傳送所述的操作接口的控制訊號及測量裝置所測量到的各補償參數(shù)；一內(nèi)存單元，經(jīng)由所述的通訊接口存取所述的測量裝置所測量的補償參數(shù)；以及一邏輯運算單元，讀取所述的內(nèi)存單元儲存之各補償參數(shù)并進行計算以獲得一補償測量值。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)，其特征在于所述的補償測量值各補償參數(shù)經(jīng)由所述的邏輯運算單元計算。6、一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)姆椒?，用于補償一測量裝置電性連接測量工具及一標準待測物的雜散影響，其特征在于包含以下步驟對所述的測量裝置進行開路補償以測得一雜散電容值，并將測得的雜散電容值傳送到一邏輯運算單元；對所述的測量裝置進行短路補償以測得一殘余電阻值，并將測得的殘余電阻值傳送到所述的邏輯運算單元；對所述的測量裝置進行負載補償，電性連接所述的標準待測物以測得一標準值，并將測得的標準值存入到一內(nèi)存單元；所述的測量裝置電性連接I掃描工具并進行開路補償，得到一開路值，將測得的開路值存入所述的內(nèi)存單元；所述的掃描工具進行短路補償?shù)玫揭欢搪分?，將測得之短路值存入所述的內(nèi)存單元；所述的掃描工具電性連接所述的標準待測物，并進行測量得到一標準測量值，將測得的標準測量值存入所述的內(nèi)存單元；所述的掃描工具電性連接一待測物，進行測量得到一實際測量值，將測得的實際測量值存入所述的內(nèi)存單元；以及將所述的內(nèi)存單元中各補償參數(shù)，傳送至邏輯運算單元計算，得到一補償測量值。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的開路補償所述的測量裝置的測量端及所述的掃描工具的測試信道設(shè)成開路狀態(tài)。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的短路補償所述的測量裝置的測量端及所述的掃描工具的測試信道設(shè)成短路狀態(tài)或連接至短路片。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的補償參數(shù)包括一標準值，所述的測量裝置直接測量一標準待測物所得值。10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的補償參數(shù)包括一標準測量值，其透過所述的測量裝置電性連接一掃描工具以測量所迷的標準待測物所得值。11、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的補償參數(shù)包括一短路值，其透過所述的測量裝置電性連接一掃描工具，將測試信道設(shè)成短路所得值。12、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的補償參數(shù)包括一開路值，其透過所述的測量裝置電性連接一掃描工具，將測試信道設(shè)成開路所得值。13、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的補償參數(shù)包括一實際測量值，所述的測量裝置電性連接一掃描工具以測量一待測物。全文摘要本發(fā)明提供了一種對多級測量工具的等效電路補償?shù)南到y(tǒng)及其方法，用于補償一測量裝置電性連接一測量工具的雜散影響，所述的系統(tǒng)包括至少一測量裝置，用于執(zhí)行測量各項補償參數(shù)；一掃描工具，電性連接所述的測量裝置用以測量補償參數(shù)；一標準待測物，連接所述的測量裝置及所述的掃描工具以獲得補償參數(shù)；一計算單元，用以運算所述的測量裝置及所述的掃描工具所測得各項補償參數(shù)；以及一輸出單元，用以顯示所述的計算單元所計算出的一補償測量值。文檔編號G01R15/08GK101329371SQ200710075100公開日2008年12月24日申請日期2007年6月21日優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日發(fā)明者李昆霖,翁健昆,陳昭旭申請人:中茂電子(深圳)有限公司