利用DFT數(shù)字正交解調與利用乘法器正交解調相比的優(yōu)勢在于：正交解調方法要求本振和信號載波同頻同相，否則解調后的信號會產生頻差和相差，不利于信號恢復。利用模擬乘法器方法解調，很難實現(xiàn)載波同步，甚至還要增加模擬鎖相環(huán)電路，而DFT從算法上嚴格保證了本振和載波的同頻同相。其次正交解調要求兩個本振信號完全正交，否則恢復原信號時會產生虛假信號，DFT算法很好的保證兩個本振嚴格正交。DFT算法實現(xiàn)了數(shù)字鎖相的過程，保證了本振和載波的同頻同相，簡化了模擬電路，并且求和平均的過程抑制了噪聲，調高了信噪比。
高精度電阻校準
AD5933將同相分量Uo1，正交分量Uo2作為結果輸出，在理想情況下，不考慮
但是實際情況下，由于放大器等電路引起的幅值B和相位a的變化，測量得到的同相和正交分量為，，利用這兩個結果通過計算得到的幅值和相位分別為，，顯然存在系統(tǒng)誤差。為了消除系統(tǒng)誤差，本文通過測量精密電阻來校準被測電阻。假設測量精密電阻得到輸出值分別為，其中CX為校準電阻的電導值，精密電阻為純電阻不引起相位變化。同理計算校準電阻的幅值和相位得到的計算值為，。由此利用測量計算值進行比較可得被測電阻的準確值，。
由此可見，只要合理的選擇校準點和校準點之間的間隔，通過校準可以去除由于放大器等電路引起的幅值和相位系統(tǒng)誤差，得到一個高精度的測量結果，這種計算的方法，由于測量條件完全相同，使得系統(tǒng)誤差完全抵消，相比之下比基于AD8302的生物阻抗頻譜測量儀的研制[3]一文和基于虛參考點的生物阻抗測量方法一文提出的方法，對校準電阻和待測電阻采用兩路電路分別測量，將很難保證兩路的對稱性，對精度的提高有限。
非線性補償
如上所述，使用本系統(tǒng)對一組不同阻值的標準電阻進行測量，得到測量模塊輸出的解調結果，建立解調結果與實際阻值的對應關系，利用此對應關系可以通過查表或差值的辦法，通過解調結果計算待測電阻的阻值，進一步補償誤差提高精度，這就是對系統(tǒng)的非線性補償。對于控制器而言查表方法占用存儲空間，而復雜的插值影響速度。本系統(tǒng)利用單片機作為控制器，在有限的存儲空間和運算速度的條件下，采用分段線性插值的方法實現(xiàn)非線性補償。
實施方法為：首先將系統(tǒng)測量一組標準電阻，得到的一組輸出值，將輸出值轉換成幅值并與實際阻值一一對應的存入一組表格。當系統(tǒng)進行實際測量時，將實測阻抗值換算成實測幅值，即DX，查表找到DX對應的幅值所在表格的區(qū)間，在這個區(qū)間上做線性擬合，計算出實測阻抗的幅值，并返回輸出。
在某個激勵頻率下，測量純電阻網(wǎng)絡時，目標內部的容性成分可以被忽略，此時，系統(tǒng)測量到的相角，主要由系統(tǒng)相移構成。將對應檢測到的相角作為相位補償值，即可通過加減運算對實測相位進行補償。
在不同放大倍數(shù)、不同激勵頻率下執(zhí)行上述表格生成和相位補償?shù)臏y量，就可以得到一系列表格和相位補償值。實際測量過程中，根據(jù)放大倍數(shù)和激勵頻率選擇相應的表格和相位補償值，進行電阻抗值的計算和補償，即可進一步提高系統(tǒng)的精度。
結果
筆者利用現(xiàn)有系統(tǒng)測量了一組由變阻箱產生的純電阻，實測結果和電阻理論值以及相對誤差列在表1中。測量條件為：測量電阻在1k到10k之間，激勵頻率50kHz，激勵幅值1V。
表1 實測數(shù)據(jù)
結論
本文采用的阻抗測量芯片AD5933，是一款具有很高的集成度的片上系統(tǒng)，片上集成了DDS、12位的ADC和實現(xiàn)DFT算法的DSP，作為一個片上系統(tǒng)本身就具有抗外界噪聲干擾和簡化測量電路的優(yōu)點。而且這款芯片從測量原理、解調原理、添加校準點等方面提高了精度，芯片本身的設計符合了設計高精度測量系統(tǒng)的基本要求。最后筆者通過分段線性差值的方法，利用單片機控制器的有限資源，進一步提高了系統(tǒng)的精度。并且通過本文所述四個部分的有機結合，有效降低了對電流源和參比電阻精度的要求，提高了系統(tǒng)的工藝性。最終實現(xiàn)了一種高精度，工藝性好，電路簡單的高性能阻抗測量的方法。
