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一、什么是源測量單元(SMU)? 在使用SMU數字源表（ 英文名稱：Source Measure Unit，簡稱SMU），首先了解什么是源表測量單元，下圖所示SMU源表即全面整合多臺儀器如圖1.1，源測量單元儀器可以在測量 電流時同時提供或接收 電壓，在測量電壓時提供或接收電流。 SMU源表儀器組成1.1 源測量單元 (SMU) 可精確地發起電壓或電流以及同時測量電壓和/或電流。它兼具以下儀器的有用功能：數字 萬用表 (DMM)、電源、實際電流源、 電子負載、脈沖發生器。 在緊湊型外形中的一臺緊閉同步儀器集成上述所有儀器。 即使具有多種功能，SMU 的精度并未受到影響。 事實上，由于測量儀器具有通用性和高精度性能，SMU 比五臺儀器的任幾臺儀器組合起來都有用。 用最簡單的術語來說，源測量單元儀器將精密電源（PPS）的功能與高性能數字萬用表（DMM）。例如，SMU儀器可以在測量電流的同時提供或吸收電壓，在測量電壓的同時提供或吸收電流。它們可用作獨立的恒定電壓或恒定電流源，獨立的電壓表，電流表和歐姆表，以及精密電子負載。它們的高性能架構還允許將它們用作自動電流-電壓或I-V表征系統。 SMU儀器在測試和測量應用中的真正優勢在于它們能夠同時發出和測量信號。什么時候與使用單獨的儀器來處理每個功能相比，SMU的同時運行可縮短測試時間，簡化連接，提高準確性，簡化編程并降低擁有成本。它們的緊密集成使他們可以保護被測設備免于因意外過載，熱失控和其他危險而損壞。這也使SMU儀器成為表征和測試 半導體以及其他非線性器件和材料的理想選擇。 簡化SMU源表示意圖1.2 組裝單獨的電源，數字萬用表和活動負載使用戶的協調，布線和控制負擔達到100％，而SMU則大大簡化了設置和操作。如圖SMU2450源表1.3 Keithley SMU2450數字源表1.3 二、電池測試方案背景了解SMU數字源表，我們介紹泰克 TSP-2000-BAT 電池測試方案，隨著智能可穿戴設備、物聯網產業的興起，以及新能源技術的普及，作為儲能單元的電池越來越受到人們的重視，可重復充電的電池已經成為生活中不可缺少的基本需求。為了增加電池容量，提升電池壽命，科學家和工程師進行了多種嘗試，為電池性能提升進行著不懈的努力。雖然材料科學一路發展，但鋰離子電池性能的提升仍無法與芯片能力相媲美，電池的能量密度提升相對緩慢。為了驗證不同材料電池在性能上的細微變化，電池研發和測試機構需要有更精密的測試手段，對其進行準確嚴格的評估。而對電池使用者來說，如何快速準確的評估不同廠家電池的性能，也是非常重要的測試需求。 TSP-2000-BAT 電池綜合性能測試方案使用吉時利源表進行電池性能測試。源表的優點在于精密的四項限輸出能力如下圖1.4：以及非常高的電壓電流回讀精度。
四象限圖示例1.4相比傳統方案使用電源、電子負載分別進行電池的充放電，另外還需要使用額外的電壓電流表進行測試，源表只需要一臺設備就可以完成電池所有的直流參數測量。配合泰克方案合作伙伴提供的交流內阻測試設備，可以一次性解決用戶在電池測試中遇到的多種問題，包括高精度電池容量計算，充放電曲線的繪制，電池循環充特性和老化特性測試，電池交流內阻特性等等。 簡化電池測試流程，提高測試精度，降低測試成本。
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpgTSP-2000-BAT軟件測試界面1.5 三、電池測試方案特點1、鋰離子電池的充放電測試和數據記錄： 了解電池的充放電特性，記錄充放電電流電壓變化曲線是電池測試的基本要求。使用吉時利源表配合軟件 TSP-2000-BAT 軟件可以大幅度降低電池充放電測試的系統復雜度，一臺儀器就可以完成充放電操作，并高精度記錄充放電過程中的電壓和電流數據，同時用圖形方式進行顯示 如下圖1.6所示
黃色為電壓變化曲線，綠色為電流曲線，藍色為電量曲線，圖1.62. 高精度的電池容量測試： 由于電池技術的發展，每次技術革新帶來的能量密度和容量的提升。電極，電解質和隔膜材料的優化都會帶來電池性能的微弱變化，這就需要測 試手段能夠高精度的表征電池容量的提升。在傳統測試中，很難對電池容量進行精確計算，因為需要對充電或放電過程進行積分操作，同時還需要對電流進行高精度的連續采集，計算過程相對復雜。 2450 源表的電流測試精度最高可以達到 50pA，在100mA 量程下的測量精度為 6uA SMU 可以提供極高的電流測試精度，在 Ah 和 mAh 計算中，需要對充電、放電電流進行連續快速采集，并在時間軸進行積分求得電量。更高的直流精度和更快的采樣速率可以提高電量計算的精準度。 吉時利源表還支持兩線 、四線供電功能，使用四線供電可以有效消除導線和連接夾具電阻，對電池充放電產生的影響。
SMU數字源表2450, 如圖1.7四線供電連接可以消除線電阻影響，更精確的測量電池兩端的實際輸出電壓。3. 循環充放電功能和庫倫效率計算： 由于電池的充、放電時間較長，電池性能測試需要花費的時間通常在幾個小時。如果要進行不同倍率的循環充放電測試，或者老化測試，則需要花費更長的時間，可能長達幾天甚至幾周時間。因此，自動化測試手段成為必要條件，通常需要將測試數據自動讀入電腦中進行后續分析，避免重復的人工勞動。 近 年 來 很 多 相 關 領 域 的 科 學 家 開 始 用 庫 倫 效 率(Coulounbic Efficiency) 預 測 電 池 壽 命。 其 中， 庫倫效率 (CE) = 放電電量 (Qdis) / 充電電量 (Qch) X100%。在單次充放電過程中，充放電電量變化極小，為了達到精確的庫倫效率的測量，需要將電壓和電流的測試精度提高到 0.01% 附近。吉時利源表超高的電壓和電流測試精度，正好可以滿足這一要求。如圖1.8
充放電電量柱狀圖和庫倫效率曲線，如圖1.84. 電池交流內阻測試功能： 由于電池自身帶有電壓，所以不能使用傳統的歐姆定律測試電池內阻。行業內定義電池內阻一般采用交流測試方法，測試電池在1KHz 交流頻率下的內阻阻值。由于內部化學材料的影響，電池在不同電量條件下的內阻阻值也不相同。為了了解電池在充放電過程中的內阻變化，可以使用泰克方案合作伙伴提供的 LCR 表進行電池交流內阻
測試。為防止充放電電流流入 LCR 表，在測試過程中，還需要使用特殊設計的隔直夾具，連接電池與 LCR 表進行測試，如圖1.9
LCR 表進行測試 示意圖1.9電池與 LCR 表的連接需要通過專用隔直家具，以避免對LCR 表的損傷
鋰離子電池充電過程中電流、電壓、電量和內阻的關系曲線 圖示2.05. 計算和數據處理功能： 在充放電過程中，有多組數據被實時記錄下來，包括時間，電壓，電流，電量，內阻等。在數據處理中，可以選擇任意充放電周期中的任意幾組數據進行顯示。測量結束后，自動將測試數據保存保存為 CSV 文件以便后續分析。測量數據也可以重新導入軟件，查看數據的圖形顯示。四、系統配置方案
2450/2460/2461 吉時利高精度源表
第三方軟件/ 硬件：安泰測試已為西安多所院校、企業和研究所提供吉時利源表現場演示，并獲得客戶的高度認可，安泰測試將和泰克吉時利廠家一起，為客戶提供更優質的服務和全面的測試方案，為客戶解憂。
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