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介电常数测量仪器

简要描述:?本公司创新的自动Q值读取技术,测Q精度和速度大大提高。
?低至20nH残余电感,保证高频时直读Q值的误差较小。
?特制LCD屏菜单式显示多参数:Q值,测试频率,调谐状态等。
?Q值量程自动/手动量程控制。
?数字化Q值予置,能提高批量测试的可靠性和速度。
?VCO调节测试频率,其平滑的连续频率变化,能便捷的进行△f法测量Q值。

  • 产品型号:介电常数仪
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2022-07-15
  • 访  问  量:640

详细介绍

1 概述

ZJD-B介电常数测量仪器数显Q表是一种多功能、多用途、多量程数字的化阻抗测试仪器。它是根据串联谐振原理,以电压比值刻度Q值的。

它能测量高频电感和谐振回路的Q值,电感器的电感量和分布电容量,电容器的电容量和损耗角。配以夹具ZJD-B介质损耗装置对绝缘材料的高频介质损耗,高频回路有效并联及串联电阻,传输线的特性阻抗等。

特点:

  • 本公司创新的自动Q值读取技术,测Q精度和速度大大提高。
  • 低至20nH残余电感,保证高频时直读Q值的误差较小。
  • 特制LCD屏菜单式显示多参数:Q值,测试频率,调谐状态等。
  • Q值量程自动/手动量程控制。
  • 数字化Q值予置,能提高批量测试的可靠性和速度。
  • VCO调节测试频率,其平滑的连续频率变化,能便捷的进行△f法测量Q值。

所以本仪器使用方便,具有较高测量精度和理想的稳定度。能广泛地用于科研机关、学校、工厂等单位。

2 工作特性

2.1 Q值测量:

2.1.1 Q值测量范围:5~999三位数显。 

2.1.2 Q值量程分档: 100、316、999,量程可自动切换。

2.1.3 标称误差:(※) 

  频率范围:50kHz~10MHz         频率范围:10MHz~25MHz

固有误差:±5%±满刻度的2%     固有误差:﹤±8%±满刻度的2%  

工作误差:±7%±满刻度的2%     工作误差:﹤±10%±满刻度的2%

频率范围:25MHz~50MHz           

固有误差:±12%±满刻度的2%

工作误差:±15%±满刻度的2%   

Q值误差说明:

※用经计量单位检定的标准线圈的标称有效Q值为标准,按变频法测得的均值为定标值(按照国家计量单位检定规程:JJF1073-2000高频Q表校准规范)。

具体修正系数见表1(P13)

2.2 电感测量:

2.2.1 测量范围:0.1μH~100mH

2.2.2 分六个量程:0.1~1μH、1~10μH、10~100μH、0.1~1mH,

1mH~10mH、10mH~100mH

  • 测量误差:﹤5%±0.02μH

2.3 调谐电容器特性:

2.3.1 电容量范围:主调电容器:40~500pF

      刻度误差:≤±1% ±1pF

      微调电容器:-3PF~0~+3PF

      分辨率:0.2PF

2.4  频率范围及刻度误差:

2.4.1 50kHz~50MHz,分六档频段,四位数显。

2.4.2 工作误差:<0.1%

2.5 Q合格指示预置:

预置范围5~999,设置误差:±1%。

2.6 正常工作条件:

环境温度:-0℃~+40℃

相对湿度:<80%

大气压力:750±30mmHg

电源:220V±10%  50Hz±4%

2.7 其它:

消耗功率:约20W。

净重:7kg

外形尺寸:415(长)×180(高)×170(宽)(mm)

3 工作原理:

3.1 “Q"的定义:



符号“Q"表明一个元件或一个系统的质量,它等于每振荡一周间贮藏能量对损耗比值的2π倍。按数值计算它是在测试频率的电抗对电阻的比率。

通过一个简单的串联谐振电路说明“Q"表工作原理。

图(一)示回路中,串联引入一个幅度为e频率为f地电动势。谐振时:

 



 

(图一)

 

    如果e保持常数(已知电平)一个约定的电压表连于回路电容的两端,电压表的指示直接用回路Q的单位进行定标,从而能直接读出回路的Q值。

串联谐振电路中,有效电阻R,除被测电感有效电阻外,还包括Q表内部调谐电容器,指示电压表,宽带变压器和接线柱等损耗等效电阻值。所以Q表测得值将稍低于被测电感的实际的有效Q值。

基于上述理由,为了正确地测量元件的Q值,还需要考虑到测试回路中残余参数的影响。

本机测试回路中残余成分是很小的,对一般的测量可予忽略,即Q表指示读得值等于被测元件的有效Q值。对测试频率高于10MHz,又要较高精确度时,需按均值进行修正。均值的高低能直接表征Q表自身回路的品质优劣。不能提供均值的Q表,其测得Q值的有效性不能得到确认。Q表修正值见第13页的表格。


3.2 ZJD-B数显 Q表由以下几个基本部分组成:

(图二)

4 结构特性

为了便于操作,所有的控制旋钮均装在正前方的面板上,排列对称,美观大方,LCD显示屏直观易读。

4.1 前面板控制旋钮连接和显示器示意图,见图(三)

 

(图三)


(1) 自动量程键:开机默认状态为Q值手动量程(LCD屏右上角显示“⊙")。按该键即为Q值自动量程,此时“⊙"消失,再按该键,又为手动量程。

(2) 手动量程键:分高、中、低三档。高—LCD屏右上角显示“HIGH-Q",Q值约在300-999。中—LCD屏显示“⊙",Q值约在30-300。低—LCD屏显示“LOW-Q",Q值约在5-100。

(3) Q记忆键:默认为手动测Q状态,按该键即为Q自动记忆状态,此时LCD屏右上方显示“AUTO",自动显示调谐过程中谐振峰值,即Q值。

(4) Q预置键,当按键后,即能把当时显示的Q值作为预置值,以后当测试超过该值时,会显示“GO"并蜂鸣,表示超过原预置值。适宜于批量元件测试。

(5) LCD显示屏,(另见4.3 LCD屏示意图)。

(6) 频率调节旋钮。

(7) 频率频段选择键(由于是稳幅信号源,在高频段时,将会有几秒的稳幅过程。)

(8) 信号输出端口:能输出测试信号,频率从50kHz至50MHz,幅值随Q量程变化,可用于监视。

(9) 电感测量频率表格,按该表格规定的频率点测试电感值,可以直接从右边刻度盘读出。

(10) 测试回路接线柱:左边是电感器接线柱,右边是接电容器接线柱。

(11) 调谐电容刻度(相应是电感刻度)

(12) 主调电容:同轴慢转调谐旋钮。

(13) 微调电容调谐旋钮。

4.2 后面板器件安装位置示意图。见图(四)

 


                               (图四)

(1)电源开关。

(2)保险丝座。

(3)电源插座(220V)。

 

4.3 LCD显示屏示意图。见图(五)

 





(图五)

5 使用方法

5.1 测试时的注意事项:

5.1.1仪器可水平或用支架成斜面安放。

5.1.2接通电源后,本仪器即能工作,但要保证测试精度,请预热30分钟后使用,仪器开机状态,如图(六)。



 

(图六)

5.1.3 调节测试频率和调谐电容量时,当刻度已到zui大或zui小时,不要用力继续再调,以免损坏刻度。

5.1.4被测件和测试电路接线柱间的接线应尽量短,足够粗,并应接触良好可靠,以减小因接线电阻和分布参数带来的测试误差。

5.1.5手不得靠近被测件,以免人体感应影响。有屏蔽罩的被测体,屏蔽罩应连接在低电位端接线柱上。

5.2 高频线圈的Q值测量(基本测量方法):

5.2.1 直读法:

a)将被测线圈接在“Lx"接线柱上。

b)调整信号源的频率(7)、(6)到所需的测量频率点。

c)按“手动量程"键(3)可选择三档Q量程: ⊙为通常Q值档(30—300),LOW—Q为低Q值档(5—100),HIGH—Q为高Q值档(300—999)。

d) 调主调电器(12)到远离谐振点(使谐振指针在0%左右)。

e) 调主调电容器到谐振点附近,再调微调电容器到精确的谐振点,即谐振指针显示达zui大(当TUNE>35%时有效),这时LCD屏显示Q值即为被测电感的有效Q值(Qe)。若需得到被测电感的真实Q值(QT)。则应先测出线圈分布电容Co,然后照下式修正。

f) 当按“Q记忆"键(3)后,在调节主调电容器到谐振的过程中,LCD屏“MAX Q值"能自动显示谐振点的Q值,使测试速度和精确度提高。

 

Ci是主调电容器谐振时读数(微调电容读数合计在内),如谐振时Ci读数很大,Co只占很小的比例。则有效Q值(Qe)和真实Q值(QT),差别可以忽略。

如测试小于1μH电感的Q值,则要考虑回路残感的修正:

 

式中Lo为本机剩余电感约20nH(0.02uH)

5.2.2 变容法:

a. 照直读法a—f进行,记下振谐时读数C1和Q1。

b. 转动主调谐电容,使Q值二次指示均为Q1的0.707时,记下此时两次电容读数的差数△C,

 

测Q值较高的线圈时,Q2值下降到Q1的0.707倍时,电容偏调很小,读数误差较大,这时可将主电容作较大偏调(10%以内)这时需要用Q值一般表达方式:

 

△C是偏调数,Q2是偏调后Q表的读数。

为了使变容法得到比较精确的结果,外接分辨率为0.004pF残感小的微调电容器。

5.2.3变频法:

a) 按直接读法a)~f)进行,记下谐振时读数C1和Q1以及频率读数fo。

b) 改变信号源的频率,使电表Q值二次指示为Q1的0.707倍(一次容性失谐、一次感性失谐)记下此时二次频率读数差值△f。这时回路的真实Q值:

考虑到线圈的分布电容时,线圈的有效Q值:

变频法测量Q值一般表达式:(未考虑分布电容)

  • f是频率偏调数,Q1是谐振时Q表读数,Q2是偏调后Q表读数。


5.3 高频线圈电感值的测量:

5.3.1 将被测线圈接在“Lx"接线柱上,接触良好。

5.3.2 根据线圈大约电感值,在面板左上方对照“电感测量频率表"(9)上选择一测试频率点,然后将频率调节旋钮(7)调到这一频率点上。

5.3.3 置Q值“手动量程"(2)适当的档级上。

5.3.4 使微调电容指针(14)放在“0"上,调节主调电容(12)到谐振,这时刻度盘(11)所指示电容数是C1,对应度盘上指示电感值,乘以对照表(9)上所指的倍数,就是线圈有效电感值(Le)。Le值将会比用其他原理测得的电感值稍大,其原因是Q表谐振时被测电感的分布电容也相应起作用,故称之为有效电感值。这个有效电感概念对高频使用时更有实用价值。

2.3.5 非测量电感频率表(10)上,要测量电感值,可按以下公式计算

 

式中:f-MHz,Ce-pF .

5.3.6 如果要得到真实电感数(LT),必须先测得电感分布电量Co,如分布电容较小的话,可将主调电容器调在“C1+CO"上,这时度盘的电感读数乘以对应的倍数,就是所求真实电感读数。也可按:

 

计算求得真实电感LT。

5.3.7 被测电感小于1μH时,按上法测量电感值还应减去仪器中测试回路本身剩余电感“LO"(本机LO≌20nH)。


5.4 高频线圈分布电容Co的测量:

5.4.1倍频率法:

如线圈的分布电容较大,可用此法作近似测试。

将被测线圈接在“Lx"接线柱上,调主调电容器到zui大电容数值,调节信号源频率到谐振,令谐振时频率和调谐电容分别是f1和C1,然后将信号源频率调到f2(f2=nf1),再调电容器度盘到谐振点,此时电容读数为C2,根据下式即可求出分布电容量。(测量时微电容置零)

 



若取n=2,则为:C0=(C1-4C2)/3    (14)

若取不同C1进行多次测量后取一个平均值,则测试结果将较为精确。

5.4.2 自然频率法:(此法可获得较准确的结果)

a 将被测线圈接在“Lx"接线柱上。

b将微调电容器度盘调至零,主调电容器度盘调到zui大电容值记为C1。

c 调信号源频率,使回路谐振,该频率为f1。

d取下被测线圈,换上一个能在主调电容器调节范围内和十倍于f1频率谐振的辅助电感。

e信号源调到10倍f1位置,调节主调电容器到谐振点。

f) 将被测线圈接在“Cx"两端,调节主调电容器达谐振,此时视电容读数是增加还是减小。若增加,则应将振荡器频率调高些,若减小,则频率调低些。g)再取下被测线圈,调节主调电容达到谐振。

h)重复“f"、“g"直到某一频率,被测线圈接上“Cx"两端和不接上去均不改变谐振点,这一频率为被测线圈的自然谐振频率f2,它的Co数值:

 


注:测量中所需辅助线圈可自制或向Q表产生厂购买电感组。

5.5电容器参数的测量:

5.5.1 小于460pF电容器的测量:

a) 取一个适当的谐振电感连接到“Lx“端。

b) 将微调电容调至零,主调电容器调到zui大值附近,令这个电容是C1,如未知电容是小数值的,C1应调到较小电容值附近,以便得到尽可能高的分辨率。

c) 调信号源的频率,使测试回路谐振,令谐振时Q表的读数为Q1。

d) 将被测电容接在“Cx"两端,调主调电容器,使测试电路再谐振,令新的调谐电容值为C2和指示Q值Q2。

被测电容的有效电容由下式给出:

Cx=C1-C2            (16)    

电容器的损耗角正切tgδ由下式给出:

 

 


电容器的有效并联电阻:

 



Co是回路谐振电感的分布电容。

5.5.2大于460pF电容器用替代法测量:

a) 取一只适当容量的标准电容器,其容量为C3。将它接在Cx接线柱上。

b) 按5.5.1 a)~c)各条测试。

c) 取下标准电容器,将被测电容接到“CX"接线柱,调节主调电容器到谐振,此时主调电容器读数为C2,则CX可由下式给出

Cx=C3+C1-C2          (19)


5.6 Q预置的使用:

Q预置特别适用于工厂中需大批量测试电感器的Q值和电感值时,当该元件Q值超过某一给定值即为合格,这时合格显示(GO)和蜂鸣,这样可减轻工人视力疲劳,同时大大地加快了测试速度。

5.6.1 Q预置的步骤:

a) 在非“自动测Q"状态时, 用一只合格电感器或一只辅助线圈接至“LX"

端,调谐电容(12)使之谐振,再调微调电容(13),使Q值显示为需要预置值,例如Q为100。

b) 按“Q预置"键,LCD屏即显示“Q-PRE=100"

c) 以后测试过程中,当调谐到Q值大于预置值后,LCD屏原显示的“NOGO"变成“GO  "并发生蜂鸣,表示被测件Q值达到预置值要求。

Q预置功能也可以用于对批量电感器值允差快速测试。用一个标准电感器按基本测试方法测试出Q值和有效值。例:某电感器测得Q=160,Le=50µH。如该电感器的电感值允差±4%。调节主调电容器,使指标于48µH或52µH时,此时Q值的读数为:预置Q值,按“Q预置"键加以确认,再调主调电容器至指示50µH处。本机应显示“GO"并发蜂鸣声。完成上述设置后,就可以进行批量快速测试,凡测试电感器接上“LX"后本机发出蜂鸣的电感器即为合格品。


6 维修

6.1使用和保养:

ZJD-BQ表是比较精密的阻抗测量仪器,在合理使用和注意保养情况下,才能保证长期稳定和较高的测试精度。

6.1.1熟悉本说明书,正确地使用仪器。

6.1.2 使仪器经常保持清洁、干燥。

6.1.3 本仪器保修期12个月(除人为损坏外),如发现仪器故障或精确超差,请原封不动返回本厂修理。

6.2 新购仪器的检查:

新购的仪器能先用辅助电感组,各个电感在各个不同频率测试Q值,把测试的情况,例使用的电感号,测试频率,Q读数,电容读数等多次测得数及测试时环境条件逐一详细记录,并把记录保存起来,以供以后维修时作参考。


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