高頻介電常數介質(zhì)損耗測試儀

高頻介電常數介質(zhì)損耗測試儀

一、概述

    LJD-C高頻介電常數介質(zhì)損耗測試儀能在較高的測試頻率條件下，測量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質(zhì)損耗，高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻，傳輸線(xiàn)的特性阻抗等。該儀器用于科研機關(guān)、學(xué)校、工廠(chǎng)等單位。

LJD-C介質(zhì)損耗及介電常數測試儀是中航鼎力公司新研制的產(chǎn)品。它以DDS數字直接合成方式產(chǎn)生信號源，頻率達160MHz，信號源具有信號失真小，頻率、信號幅度穩定的優(yōu)點(diǎn)，更保證了測量精度的性，主電容調節用步進(jìn)馬達控制，頻率和電容值可設置，電容、電感、Q值、頻率、量程都用數字顯示。在某一頻率下，只要能找到諧振點(diǎn)，都能直接讀出電感、電容值，大大擴展了電感的測量范圍，而不再是固定的幾個(gè)頻率下才能測出電感值的大小。LJD-C*的諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)搜索或電容自動(dòng)搜索功能，能幫助你在使用時(shí)快速地找到被測量器件的諧振點(diǎn)，自動(dòng)讀出Q值和其它參數。Q值量程可手動(dòng)或自動(dòng)轉換。

二、工作特性

   1．Q值測量

   a．Q值測量范圍：2～1023。

   b．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔。

c．標稱(chēng)誤差

     頻率范圍（100kHz～10MHz）：          頻率范圍（10MHz～160MHz）：

     固有誤差：≤5％±滿(mǎn)度值的2%          固有誤差：≤6％±滿(mǎn)度值的2%

     工作誤差：≤7％±滿(mǎn)度值的2%          工作誤差：≤8％±滿(mǎn)度值的2%

   2．電感測量范圍：4.5nH~7.9mH

3．電容測量：1~205

                     主電容調節范圍：18～220pF

準確度：150pF以下±1.5pF；  150pF以上±1%

   注：大于直接測量范圍的電容測量見(jiàn)后頁(yè)使用說(shuō)明

   4．信號源頻率覆蓋范圍

        頻率范圍CH1:0.1～0.999999MHz, CH2: 1～9.99999MHz,

             CH3:10～99.9999MHz,    CH1 :100～160MHz,

   5．Q合格指示預置功能:      預置范圍：5～1000。

   6．-B測試儀正常工作條件

   a.  環(huán)境溫度：0℃～+40℃；

   b．相對濕度：<80％；

   c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

   7．其他

   a．消耗功率：約25W；

   b．凈重：約7kg；

   c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

三、工作原理

     1．“Q”的定義

     LJD-C測試儀是根據串聯(lián)諧振原理設計，以諧振電壓的比值來(lái)定位Q值。

“Q”表示元件或系統的“品質(zhì)因數”，其物理含義是在一個(gè)振蕩周期內貯存的能量與損耗的能量之比。對于電抗元件(電感或電容)來(lái)說(shuō)，即在測試頻率上呈現的電抗與電阻之比。

四、結構特性

   LJD-C測試儀采用了較低的臺式機箱，面板采用PC絲印面板，美觀(guān)大方。

    各主要功能單元，除了顯示部分為了顯示方便和調諧測試回路、放大單元為了減小分布參數，安裝在面板上外，其余都安裝在機內底板上。見(jiàn)圖四面板示意圖。

A．前面板各功能鍵說(shuō)明：

                    四  LJD-C測試儀前面板和外形示意圖

1．工作頻段選擇/1按鍵，每按一次，切換至低一個(gè)頻段工作；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵1。

2. 工作頻段選擇/2按鍵，每按一次，切換至高一個(gè)頻段工作；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵2。

3．Q值低一檔量程選擇（手動(dòng)方式時(shí)有效）/3按鍵；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵3。

4．Q值高一檔量程選擇（手動(dòng)方式時(shí)有效）/4按鍵；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵4。

5．諧振點(diǎn)頻率搜索/5按鍵，按此鍵顯示屏第四行左部出現SWEEP時(shí)，表示儀器正工作在頻率自動(dòng)搜索被測量器件的諧振點(diǎn)，如需退出搜索，再按此鍵；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵5。

6．諧振點(diǎn)電容搜索/6按鍵，按此鍵后，電容指示不斷在變化、步進(jìn)馬達發(fā)出輕微的聲響時(shí)儀器正工作在電容自動(dòng)搜索被測量器件的諧振點(diǎn)，如需退出搜索，再按此鍵；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵6。

7．Q值合格范圍比較值設定/7按鍵，按此鍵后，顯示屏第三行右部出現COMP字符，當Q合格時(shí)，顯示OK，並同時(shí)鳴響蜂鳴器，Q不合格時(shí)，顯示NO。設置Q值合格范圍詳細說(shuō)明見(jiàn)后頁(yè)。先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵7。

8．Q值量程自動(dòng)/手動(dòng)控制方式選擇/8按鍵，按此鍵后，顯示屏第四行左部出現D對應的指示：AUTO（自動(dòng)），MAN（手動(dòng)）；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數字鍵8。

9．數字鍵9，先按12鍵后有效。

10．數字鍵0，先按12鍵后有效。

11．小數點(diǎn)鍵, 先按12鍵后有效。

12．復合鍵頻率/電容按鍵，次按下（頻率指示數在閃爍）為頻率數輸入，單位為MHz。例：要輸入79.5MHz，按一次此鍵，頻率指示數在閃爍，然后輸入79.5，再按一下此鍵即可。第二次按下（電容指示數在閃爍）為電容數輸入，數輸入要滿(mǎn)4位。例：要輸入79.5P，按二次此鍵，電容指示數在閃爍，然后輸入0795，要輸入180.5P，輸入1805，有效數后為0的，可以不輸入0直接再按一下此鍵結束輸入。

13．頻率調諧數碼開(kāi)關(guān)。

14．電容調諧數碼開(kāi)關(guān)。

15．電源開(kāi)關(guān)。

16．液晶顯示屏。

17．測試回路接線(xiàn)柱，AS28563A后邊兩個(gè)為電感接入端，前邊兩個(gè)為外接電容接入端。

18．電感測試范圍所對應頻率范圍表。

B．后面板各功能鍵說(shuō)明

圖  五  LJD-C測試儀后面板示意圖

1．～220V電源輸入三芯插座，內含保險絲0.5A／220V。

2．信號源工作頻率監測輸出端（阻抗1kΩ）。

五、使用方法

高頻LJD-C測試儀是多用途的阻抗測量?jì)x器，為了提高測量精度，除了使-B測試儀測試回路本身殘余參量盡可能地小，使耦合回路的頻響盡可能地好之外，還要掌握正確的測試方法和殘余參數修正方法。

1．測試注意事項

a．本儀器應水平安放。

b．如果你需要較地測量，請接通電源后，預熱30分鐘。

c．調節主調電容數碼開(kāi)關(guān)時(shí)，當接近諧振點(diǎn)時(shí)請緩調。

d．被測件和測試電路接線(xiàn)柱間的接線(xiàn)應盡量短，足夠粗，并應接觸良好、可靠，以減少因接線(xiàn)的電阻和分布參數所帶來(lái)的測量誤差。

e．被測件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時(shí)可用低損耗的絕緣材料如聚苯乙烯等做成的襯墊物襯墊。

f．手不得靠近試件，以免人體感應影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應連接在低電位端的接線(xiàn)柱。

2．高頻線(xiàn)圈的Q值測量(基本測量法)

  A．直接法

  a．將被測線(xiàn)圈接在“Lx”接線(xiàn)柱上；

  b．選擇適當的工作頻段和工作頻率；

  c．先調調諧電容器到諧振點(diǎn)，即LJD-C測試儀讀數達，此讀數即為被測電感的有效Q值(Qe)，若需得到被測電感的真實(shí)Q值(Qt)，則應先測出線(xiàn)圈分布電容C0，然后照下式修正：

C1是調諧電容器諧振時(shí)讀數，如諧振時(shí)C1的讀數很大，C0只占很小比例，則有效Q值(Qe)和真實(shí)Q值(QT)差別可以忽略。

當Q值量程選擇自動(dòng)切換時(shí)，在調諧時(shí)，如遇量程自動(dòng)轉換，應停頓一下，待Q值穩定后，根據讀數值變大或變小，確定繼續調電容的方向。

B．變容法

a．照直讀法“a-d”進(jìn)行，記下諧振時(shí)電容讀數C1和Q1；

b．調節主調電容數碼開(kāi)關(guān)，使Q值二次指示均為Q1的0.707時(shí)，記下此時(shí)兩次電容讀數的差數ΔC。

倘要得到結果，則線(xiàn)圈的分布電容應加在C1之內，并應使主調電容作多次偏調，然后取其平均讀數。

測Q值較高的線(xiàn)圈時(shí)，Q值下降到0.707 Q1時(shí)，電容偏調很小，讀數誤差較大，這時(shí)可將主電容作較大偏調(10％以?xún)?/span>)，記下偏調數ΔC和偏調后的Q值讀數Q2，這時(shí)Q值表達式為：

C. 變頻法

a．按直讀法“a-d”進(jìn)行，記下諧振時(shí)讀數C1和Q1以及頻率讀數f0。

b．改變信號源的頻率使Q值二次指示為Q1的0.707(一次容性失諧，一次感性失諧)，記下此時(shí)二次頻率讀數差值Δf。這時(shí)回路的真實(shí)QT為：

考慮到線(xiàn)圈的分布電容時(shí)，線(xiàn)圈的有效Q值為：

    變頻法測量Q值一般表達式(未考慮分布電容)：

注：Δf是頻率偏調數，Q1為諧振時(shí)-B測試儀讀數，Q2是偏調后-B測試儀讀數。

3．高頻線(xiàn)圈電感值的測量

a．將被測線(xiàn)圈接在“Lx”接線(xiàn)柱上，接觸要良好；

b．根據線(xiàn)圈大約電感值，按所需選一個(gè)合適的頻率以保證能諧振；

c．如要得到真實(shí)電感數(LT)，必須先測得電感分布電容量C0，如分布電容較小的話(huà)，在調到諧振點(diǎn)后，記下主調電容C1，然后再將主調電容量調在“C1+C0”值上，這時(shí)度盤(pán)的電感讀數乘以對應的倍數，就是所求真實(shí)電感讀數，也可按以下公式計算求得：

f被測電感小于1μH時(shí)，按上法測得電感值還應減去儀器中測試回路本身剩余電感“L0”(QBG-3D L0=26nH)。

4．高頻線(xiàn)圈分布電容C0的測量

A．倍頻率法

如線(xiàn)圈的分布電容較大，可用此法作近似測試。

將被測線(xiàn)圈按在“Lx”接線(xiàn)柱上，調調諧電容器到電容數值，調訊號源頻率到諧振，令諧振時(shí)頻率和指示調諧電容分別是f1和C1。然后將訊號源頻率調到f2(f2=n f1)，再調電容器度盤(pán)到諧振點(diǎn)，此時(shí)電容讀數為C2，根據下式即可求出分布電容量(測量時(shí)微調電容到零)。

如取n=2，則為：C0=（C1－4C2）/ 3

若取不同C1進(jìn)行多次測量后取一個(gè)平均值，則測試結果將較為準確。

   B．自然頻率法(此法可獲得較準確的結果)

   a．將被測線(xiàn)圈接在“Lx”接線(xiàn)柱上；

   b．將微調電容器度盤(pán)調至零，調諧電容器度盤(pán)調到電容值C1；

   c．調訊號源頻率，使回路諧振，該頻率為f1；

   d．取下被測線(xiàn)圈，換上一個(gè)能在調諧電容器調節范圍內和十倍于f1頻率諧振的電感；

   e．訊號源調到10 f1位置，調節調諧電容器到諧振點(diǎn)；

   f．將被測線(xiàn)圈接在"Cx”兩端，調節調諧電容器達諧振，此時(shí)視電容讀數是增加還是減小。若增加，則應將振蕩器頻率調高些，若減小，則頻率調低些。

   g．再取下被測線(xiàn)圈，調節主調電容達到諧振；

   h．重復步驟“f”、“g”直到某一頻率，被測線(xiàn)圈接上“Cx”兩端和不接上均不改變諧振點(diǎn)，這一頻率即為被測線(xiàn)圈的自然諧振頻率f2，它的C0數值為：

C0=C1 (f1／f2)2

  注：測量中所需輔助線(xiàn)圈可由LKI-l電感組提供便利。

  5．電容器容量的測量

  A. 在測量范圍內的小于主調電容量的電容器的測量

a．選一個(gè)適當的諧振電感接到“Lx”的兩端；

b．將調諧電容器調到值附近，令這個(gè)電容是C1，如未知電容是小數值的，C1應調到較小電容值附近，以便達到盡可能高的分辨率；

c．調訊號源的頻率，使測試回路諧振，令諧振器Q的讀數為Q1；

d．將被測電容接在“Cx”兩端，調節調諧電容器，使測試電路再諧振，令新的調諧電容值為C2和指示Q值為Q2。

被測電容的有效電容為 Cx= C1－C2

電容器損耗角正切為

電容器的有效并聯(lián)電阻為

C0為回路諧振電感的自身電容。

B．大于調諧電容量的電容器用可替代法測量

a. 取一只適當容量的標準電容量，其容量為C3，將它接在“Cx”接線(xiàn)柱上。

b．按5A／a-c各測試步驟；

c．取下標準電容器，將被測電容接到"Cx”接線(xiàn)柱，調節調諧電容器到諧振，此時(shí)主調電容量讀數為C2，則Cx可由下式

得到：

               Cx=C3+ C1－C2

6．Q合格范圍預置功能使用

Q合格范圍預置功能特別適用于工廠(chǎng)需大批量測試某同一規格元件的Q值，當該元件Q值超過(guò)某一給定值或在一定范圍內即為合格，這時(shí)液晶顯示屏顯示“OK”，儀器同時(shí)嗚叫提醒，這樣可減輕工人視力疲勞，同時(shí)大大加快了測試速度。

Q合格范圍預置的步驟（例150-170）：

a．選擇要求的測試頻率；

b．用一只合格元件或一只輔助線(xiàn)圈調諧主調電容，使Q值讀數指示在所需預置Q值位置上；例150，按一下Q值設置鍵，使顯示屏第三行顯示“COMP OK”，同時(shí)儀器發(fā)出嗚叫聲，Q值大于150值，液晶屏第三行顯示“COMP ¹⁵⁰”。

 c．再調諧主調電容，使Q值讀數指示在所需預置Q值位置上；例170，再按一下Q值設置鍵，液晶屏第三行顯示“COMP ₁₇₀¹⁵⁰”，此時(shí)Q合格范圍預置功能的設置就結束了。

d．換上要測試的器件，微調諧振電容至諧振點(diǎn)，如果該器件的Q值在設定范圍內（例150-170），Q合格指示“comp OK”，同時(shí)儀器發(fā)出嗚叫。如果該器件的Q值設定超出該范圍，Q合格指示“comp NO”，如需取消已設置的合格值，只要再按一下設置鍵即可。

7．諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)搜索功能的使用

如果你對電感元件無(wú)法確定它的數值時(shí)，你就可用該功能來(lái)幫你尋找出它的諧振頻率點(diǎn)。步驟如下：

a．把元件接以接線(xiàn)柱上；

b．主調電容調到約中間位上；

c．按一下頻率搜索按鍵，顯示屏左下部顯示“FSWEEP”，儀器就進(jìn)入搜索狀態(tài)。

儀器從工作頻率一直搜索到高工作頻率，如果你的元件諧振點(diǎn)在頻率覆蓋區間內，搜索結束后，將會(huì )自動(dòng)停在元件的諧振頻率點(diǎn)附近。

如果臨時(shí)要退出搜索狀態(tài)，可再按一次搜索鍵，儀器會(huì )退出搜索操作。

8．諧振點(diǎn)電容自動(dòng)搜索功能的使用

如果你想在已知的頻率找出被測量器件的諧振頻率點(diǎn)時(shí)，你就可用該功能來(lái)幫你尋找出它的諧振點(diǎn)。步驟如下：

a．把元件接以接線(xiàn)柱上；

b．頻率設置為所需的頻率；

c．按一下電容搜索按鍵，儀器就進(jìn)入電容搜索狀態(tài)，顯示屏左下部顯示“CSWEEP”，

儀器從小電容一直搜索到電容，如果你的元件諧振點(diǎn)在電容覆蓋區間內，搜索結束后，主電容將會(huì )自動(dòng)停在元件的諧振頻率點(diǎn)附近。

如果臨時(shí)要退出搜索狀態(tài)，可再按一次搜索鍵，儀器會(huì )退出搜索操作。

9．頻率調諧開(kāi)關(guān)的使用。

LJD-C的頻率調諧采用了數碼開(kāi)關(guān)，它能辨別使用者的要求，來(lái)調節頻率變化的速率(頻率變化值／檔)，在你快速調節該開(kāi)關(guān)時(shí)，頻率變化速率也加快。當你緩慢調節開(kāi)關(guān)時(shí)，頻率變化速率也慢下來(lái)。因此在調諧時(shí)接近所需的頻率時(shí)，應放緩調節速度。當你調節的頻率超出工作頻段的頻率時(shí)，儀器會(huì )自動(dòng)選擇低一個(gè)或高一個(gè)頻段工作。

六、維修

1．新購儀器的檢查

新購的儀器好能先用LKI-2電感組，將各個(gè)電感在各個(gè)不同頻率測試Q值，把測試的情況，例使用的電感號，測試頻率Q讀數，電容讀數等多次測得數及測試環(huán)境條件逐一詳細記錄，并把記錄保存起來(lái)，以供以后維修時(shí)作參考。

LKI-2電感組是測試時(shí)作輔助電感用的，不能把這些電感當作高精度的標準電感看待。隨著(zhù)測試環(huán)境條件不同，測得電感器Q值和分布電容可能略有不同。

2．使用和保養

高頻LJD-C測試儀是比較精密的阻抗測量?jì)x器，在合理使用和注意保養情況下，才能保證長(cháng)期穩定和較高的測試精度。

a．熟悉本說(shuō)明書(shū)，正確地使用儀器；

b．使儀器經(jīng)常保持清潔、干燥；

c．本儀器保用期為18個(gè)月，如發(fā)現機械故障或失去準確度，可以原封送回本廠(chǎng)，免費修理。

3．電感組

    LKI-2電感組是測試作輔助用的，它含有10個(gè)屏蔽罩屏蔽的電感。這些電感具有較高的Q值。各電感的電感量等數據如附表一。

附表一  LKI-2電感組，LJD-C選配電感

七、產(chǎn)品的交收檢驗

1．檢驗環(huán)境要求

a．環(huán)境溫度：20℃±2℃  相對濕度<50％；

b．供電電源：220V±10V  50Hz±1Hz；

c．被檢設備要預熱30分鐘以上。

2．檢驗設備要求

a. 設備應在計量后的有效使用期內；

b. 檢驗設備應按儀器規定預熱。

3．Q值指示檢驗

a．檢驗設備：BQG-2標準線(xiàn)圈一套；

b．把標準Q值線(xiàn)圈接入LJD-C測試儀電感接線(xiàn)柱上；

c．選擇標準Q值線(xiàn)圈所規定的檢定頻率；

d．LJD-C測試儀的Q值讀數的相對誤差應符合二.1.C條固有誤差所規定。

4．調諧電容器準確度檢驗

a. 測試時(shí)如發(fā)現干擾，應斷開(kāi)內部信號源。

b．設備連接如圖六所示，連接線(xiàn)應盡量短，盡可能減小分布電容；

圖  六

c．電容測試儀技術(shù)指標

   測試范圍：10-550pF、±5pF；

   測試精度：10-550pF±0.1％、±5pF±0.05pF；

d．調諧電容器刻度盤(pán)上指示值與電容測試儀指示值之間誤差應符合二.3.條規定。

5．頻率指示誤差檢驗

a．設備連接如圖七所示

圖  七

b．從后面板的頻率監測端用BNC電纜連至頻率計數器輸入端；

c．頻率計數器技術(shù)要求

   測量范圍：10Hz-1000MHz；

    測量誤差：<1×10^-6；

    測量靈敏度：<30mV；

d．測試線(xiàn)要求：高頻電纜$YV-50-3；

e．-B測試儀頻率指示值與頻率計數器讀數值間的誤差應符合二.4.條規定。

附：貼片元件測試夾具使用方法

當采用我公司生產(chǎn)的QBG-3D/3E及LJD-C測試儀及配上相應的貼片元件測試夾具時(shí)可對貼片電容及貼片電感進(jìn)行電容量、電感量及Q值、tgδ值的測量，測量時(shí)只要將測試夾具接入相應的Lx或Cx接線(xiàn)柱內，然后按說(shuō)明書(shū)中“3”高頻線(xiàn)圈電感值的測量及“5”電容器電容量的測量方法進(jìn)行測量。

注意：因貼片元件尺寸較小，規格又不盡相同，因此放入夾具時(shí)應保持盡量居中并保證接觸良好。

在測量小電感時(shí)，為了測試值的正確性，測得的讀數應減去儀器的測試回路的剩余電感值，QBG-3D約27nH，QBG-3E約26nH，LJD-C約7nH（包括測試夾具）。