瑞士苏黎世（ZI）多功能阻抗分析仪MFIA500k/5MHz

Zurich Instruments MFIA 是一款数字阻抗分析仪和精密 LCR 测试仪，频率范围从DC-500kHz/5MHz。MFIA 阻抗分析仪的基本测量精度可达0.05%，阻抗测量范围为1 mΩ - 1 TΩ，并且具有极高的测量重复性以及低的温漂。智能化 LabOne® 图形用户操作界面，为阻抗和 LCR 测量提供许多创新功能而且无需安装任何软件。

MFIA 主要特点

（1）DC 至 5 MHz，1 mΩ 至 1TΩ

（2）0.05％ 基本精度（速度为 20ms/数据点）

（3） LabOne参数扫描仪，可用于扫描信号输出频率、输出偏置电压和输出幅值

（4）用于精确测量的智能补偿和置信度指示器

（5） 启动时间仅25秒，重复性高

（6）适用于 C、MATLAB®、LabVIEW®、Python 的 LabOne API

（7）可选完整的 MFLI 锁相放大器功能：动态测量，时间常数范围从 336ns到83s

MFIA 应用

（1）生命科学：组织阻抗分析、单细胞阻抗谱（多频）

（2） 电化学：电池、燃料电池、刻蚀

（3） 电子工程：半导体晶片结构、太阳能电池、LED 和 LCD 测试

（4） 材料研究：量子传输、陶瓷/复合材料、纳米结构特性

（5） 其他：扫描电容显微镜、食品研究、MEMS 传感器

MFIA阻抗分析仪升级选件

（1）MF-MD多体解调器选件

        多解调器选件可以扩展MFLI/MFIA的以下功能：

• ·增加3个解调器，使解调器总数达到 4 个

• ·增加3个振荡器，使振荡器总数达到 4 个

• ·增加1 个外部参考PLL，使参考PLL总数达到 2 个

      可以同时测量电流输入和电压输入，满足多种应用的需求。也可以从一个信号中同时提取Z多 4 个任意频率（包括高次谐波）的数据。每个解调器输入和滤波器设置都可以完全独立地设置。

（2）MF-DIG数字转换器选件

        将数字转换器集成在MFLI锁相放大器或MFIA阻抗分析仪中，能够提供丰富的其他测量方式，包括数据流盘，时域频域触发和分段存储。双通道示波功能可以同时显示差分电压和电流输入信号。

（3）MF-PID 四通道PID/PLL控制器选件

        MF-PID 选件提供 4 个可配置的 PID（比例-积分-微分）控制器。 PID控制器可采用一系列不同的测量数据作为输入量，并可为多种仪器参数或模拟输出通道提供快速响应。可编程的 PID 控制器与锁相放大器无缝集成，适用于多种应用，譬如用于建立两个激光器相位同步的锁相环 (PLL)、CEO 稳定和高要求的 AFM 应用。LabOne® PID 智能设定可快速给出Z佳的PID参数、显示阶跃响应和传递函数，以便更好地明确和调整设置参数。 在操作过程中, 自动调节功能可以调整控制参数，使PID误差Z小化。

（4）MF-ITF阻抗测试夹具

        使用随机附带的 MFITF 测试夹具可以获得Z佳测量结果。专门设计的测试夹具和支架的目的都是使寄生效应和阻尼Z小化。同时，该仪器可与其他市售测试夹具和阻抗附件完全兼容。被测对象的更多控制信号及其他仪器的模拟反馈可由辅助输出产生和辅助输入接收。数字通道和触发端口可实现与测试系统中其他设备的同步，满足精密同步的需求。

硬件特点

前面板接口

仪器前面板有 1 个电流信号输入、1 个差分电压输入、1 个差分信号输出、2 个可作为参考输入的辅助输入和 4 个辅助输出。对于抗干扰能力要求高的实验，信号输入和输出既可以选择单端模式，也可以选择差分模式。接地方式可以是仪器接地或信号输入的BNC屏蔽层接地。

后面板接口

后面板提供了更多 BNC 接口，包括 2 个触发输入、2 个触发输出以及 10 MHz 同步时钟的 1 个输入和 1 个输出。以及 1 个可访问所有 DIO 通道的 SCSI 接口。仪器可以使用90 - 240 V 伏交流电源或 12V 的直流电源（例如使用外部电池组），以便切断接地回路。

重复性高，启动迅速

仪器的温度变化会严重限制启动速度和测量的可重复性。从上面的启动漂移图和页面底部的电抗图中可以看出，MFIA 在这两个方面的表现都非常出色。仪器通电 25s 后即可开始测量。

测试夹具和其他接口

使用产品随机附带的MFITF 测试夹具可以获得Z佳测量结果。设计测试夹具和支架的目的都是使寄生效应和阻尼Z小化。同时，该仪器可与其他市售测试夹具和阻抗附件完全兼容。被测对象的更多控制信号及其他仪器的模拟反馈可由辅助输出产生和辅助输入接收。数字通道和触发端口可实现与测试系统中其他设备的同步，满足精密同步的需求。

电压和电流测量

MFIA 支持电压测量和电流测量。模拟前端拥有可变输入阻抗和交流/直流耦合选择，以及高频过采样技术，来确保优越的锁相性能和波形的高保真度。

LabOne 软件

MFIA 配有LabOne 仪器控制软件，并运行嵌入式数据和网络服务器，可在任何网络浏览器上运行图形化操作界面。只需通过以太网将 MFIA 添加到您的本地网络或直接通过 USB 连接，将仪器地址输入您的网络浏览器，即可访问 LabOne。只需点击一下鼠标，即可将每个工具的数据存储为矢量图或纯数据文件。支持在其他软件中执行进一步分析，可导出如 ZView®、MATLAB® 和自定义 CSV格式的文件。原始数据也可在时域或频域上使用基本光标和统计功能进行分析。

参数扫描仪

用户能够自由调整参数扫描仪的扫描步长，支持线性或对数方式，在指定范围内进行扫描，以实现自动化测量。而且可以对频率、偏置电压或测试信号幅值进行自动化扫描。各种应用模式可帮助用户以Z佳设置进行测量，并在Z短的测量时间内获得Z精确的结果，而无需进行繁琐的手动调整。

上面的例子的两张图是1GΩ 电阻器从 100 Hz到5 MHz 扫频结果。上面那张图显示阻抗的值 |Z| 和电阻 Rp的关系。下面那张图显示，在整个扫描范围内杂散电容 Cp 的测量值保持恒定为约 30fF。同时，也可以选择显示其他参数。

数字窗口

数字显示工具可自定义显示测量值和参数类型，可自行选择相关显示参数。可以同时查看阻抗值、此时的电压和电流，以及该模式下的参数（L、C、R 等）。

绘图仪和 软件触发

绘图仪和软件触发用于分析时域测量数据和模型参数。绘图仪可以连续显示多个数据流。对于 10s 的窗口长度，时间分辨率可达 10μs。基于多种不同的内部和外部触发条件，软件触发可实现并显示单次触发。

LabOne 绘图仪可以连续显示阻抗数据。上图显示了 100mΩ 电阻在 20 分钟内的数据。直方图显示的标准偏差仅为 6μΩ

置信度指示器

软件向用户提供测量数据之前都会估算置信度。一旦测量受到干扰，譬如YZ、增益误差、补偿误差等因素的影响，将出现警告提示，并且告知用户数据可能不准确。根据警告的类型，可给出建议以改善结果。

智能补偿

为了提高测量精度，需要补偿由测试夹具或仪器与被测对象之间的连接电缆导致的寄生效应。LabOne 智能补偿功能为用户提供逐步指导和有效的工作流程，以实现Z佳测量效果。除了短路开路 (SO) 和短路开路负载 (SOL) 补偿之外，还可提供各种其他补偿方案。在数据被采纳以校正测量误差之前，每个补偿步骤都会被验证，并且为用户提供反馈。

MFIA 和 MF-IA产品特点

精度和测量范围

下面的电抗图显示了仪器在特定频率和阻抗范围的测量精度。白色区域显示了1 mHz-500 kHz，1 Ω-1 MΩ 范围内的精度为 0.05％（高频时精度有所变化）。当测量范围为 10 mΩ 和 1 GΩ，精度为 0.1％ 和 1％。上述范围之外，也可进行重复测量，只是精度可能会在 1％左右。

在测试频率接近工频时，低频高阻抗测试是非常难的。充分采样、梳妆滤波器以及直流供电（用电池时）都将确保您得到Z精确的结果。