제출용 미세 복소 임피던스 측정

소개글

미세복소임피던스

목차

1. Abstract
2. 실험목적 및 측정
3. 이론적 배경
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론

본문내용

1.Abstract
Lock-in amplifier를 이용하여 미세 복소 임피던스를 측정하였다. Ferrite를 삽입하기 전 임피던스() 는 f=1khz일 때 8.8548 f=10khz일 때 8.9119, f=50khz일 때 16.9, f=75khz일 때 25.4, f=100khz일 때 36.6으로 측정되었고 Ferrrite를 삽입한 후에는 f=1khz일 때 1.5694E+03 f=10khz일 때 1.5865E+04, f=50khz일 때 2.4670E+04, f=75khz일 때 1.9915E+04, f=100khz일 때 3.8574E+04으로 측정되었다. 이를 통해 주파수가 증가할수록 임피던스가 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 페라이트가 삽입되면 임피던스와 리액턴스는 같은 주파수일 때 크게 증가하였다. 또한 Ferrite를 삽입하면 동일한 주파수에서 가 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 투자율을 계산해 보았다. 이론적으로는 이어야 한다. 그러나 의 효과가 작아 대략적으로 의 관계가 있을것이라 추측할 수 있었다.

2. 실험목적 및 측정
임피던스의 허수부를 리액턴스라고 한다. 이 때 복소 임피던스 값이 매우 작아 측정하기 힘들기 때문에 미세 전압 신호를 증폭시켜주는 Lock-in Amplifier를 이용한다. 이 실험을 통해 Lock-in Amplifier의 원리를 알아보고 다음을 측정해본다. 1) 코일에서 측정된 복소임피던스의 값을 주파수의 함수로 구해본다. 3) 페라이트의 영향을 관측하여 투자율을 구해본다.

<중 략>

5)에서 phase angle을 조절하여 출력이 0이 되게 하는데, Fig.5에서 보면 알 수 있듯이 Reference signal과 input signal의 위상이 90만큼 차이가 나면 출력이 0이 된다. 만약 Ref. signal이 input sig.보다 90도 앞서 있는 경우, 과정 6)에서 +90 하게 되면 총 +180의 위상차가 생기게 되어 출력전압이 (-)가 된다. 반면 Ref. signal이 input sig.보다 90도 뒤쳐져 있는 경우, 과정 6)에서 +90 하게 되면 위상차가 0이 되어 출력전압이 (+)가 된다. 그리고 이때의 phase angle 값을 읽는데, 이 수치는 절대적 기준이 없기 때문에 혼자서는 의미가 없는 값이다. 그러나 5)~6)과 똑같은 과정을 코일에 대해서도 해보면( 7)~8) ) 마찬가지로 phase angle 값이 나오고, 이 두 phase angle의 차이가 비로소 의미를 가지게 된다.

참고 자료

[1] Edward M. Purcell, Electricity and Magnetism, 2nd. ed. McGraw-Hill
[2] lock-in amp: http://msong.chonbuk.ac.kr/class/2001fall/lock-in-amp.ppt.
[3] Wikipedia. Lock-in Amplifier. http://en.wikipedia.org/wiki/Lock_in_amplifier
[4] Wikipedia. Orthogonality. http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonality
[5] Wikipedia. Reactance. http://en.wikipedia.org/wiki/Reactance
[6] Wikipedia. Function Generator. http://en.wikipedia.org/wiki/Function_generator