一、計(jì)量基準(zhǔn)器具
1、高頻集總參數(shù)阻抗的國家計(jì)量基準(zhǔn)器具是指用于復(fù)現(xiàn)和保存20kHz-1000GHz高頻阻抗量值(包括電介質(zhì)材料的復(fù)數(shù)介電常數(shù)和軟磁材料的復(fù)數(shù)導(dǎo)磁率)的計(jì)量設(shè)備和量具。
2、射(高)頻集總參數(shù)阻抗計(jì)量基準(zhǔn)器具包括:
2.1空氣介質(zhì)同軸線阻抗基準(zhǔn),其阻抗量值由同軸線尺寸和材料電磁特性論計(jì)算求得。它用以校準(zhǔn)按反射系數(shù)測量原理設(shè)計(jì)的高頻阻抗精密測量裝置??諝饨橘|(zhì)同軸線也是微波阻抗國家基準(zhǔn),本檢定系統(tǒng)移用它,有利于射(高)頻、微波阻抗量值的統(tǒng)一。在(1-1000)MHz頻段,其技術(shù)指標(biāo)為:
反射系數(shù)模值|г|:1.000±0.002; 相角:±180°±0.5°。
2.2高頻阻高頻阻抗精密測量裝置,它是利用從美國引進(jìn)的HP4191A高頻阻抗分析儀,經(jīng)過準(zhǔn)確度論證分析,保證高頻集總參數(shù)阻抗量的以下計(jì)量工作性能:
頻率:(1-1000)MHz
反射系數(shù)模值|г|:1.000±0.003-0.007
相角θ:±180°±0.5°;
阻抗模值|Z|:1Ω-10kΩ±(0.5-10)%
電容C:10pF-100nF±0.2-10%;
電感L:10nH-100μH±(0.2-10)%
損耗:tgδ(D)0.001-0.5±<0.002-0.05
二、高頻集總參數(shù)阻抗標(biāo)準(zhǔn)
3、集總參數(shù)阻抗標(biāo)準(zhǔn)包括:
3.1高頻阻抗標(biāo)準(zhǔn)件50Ω,0Ω,0S。它們由國家基準(zhǔn)通過直接比對法傳遞量值,技術(shù)特性如下:
50Ω:|г|≤0.0025; 0Ω:殘余阻抗小于2mΩ; 0S:邊緣電容值0.080pF。
這些標(biāo)準(zhǔn)件用以校準(zhǔn)按電壓電流比原理設(shè)計(jì)的高頻阻抗分析儀、高頻LCR表等通用高頻阻抗測量儀器(校準(zhǔn)中還需使用直流以和低頻阻抗標(biāo)準(zhǔn)伯)。并由50Ω阻抗件組成模擬損耗件校準(zhǔn)Q值、tgδ值等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
3.2高頻、低頻阻抗分析儀。這些是市售商品高準(zhǔn)確度阻抗測量儀器,也用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,用以定標(biāo)低準(zhǔn)確度的阻抗標(biāo)準(zhǔn)量具。其技術(shù)指標(biāo)為:
頻率:20kHz-1000MHz;
阻抗|Z|:1Ω-10kΩ±(1-20%);
電容C:10pF-100nF±0.5-20%;
電感L:10nH-1.00μH±(0.5-20)%
3.3高Q測量裝置是按諧振原理設(shè)計(jì)的阻抗測量設(shè)備,用以定標(biāo)Q值標(biāo)準(zhǔn)、電容損耗標(biāo)準(zhǔn)。其主要技術(shù)指標(biāo)為:
頻率:22kHz-70MHz;
Q值:10.0-1000±(1-10)%;
電容損耗:tgδ10-2-10-5±1×10-5
?。娙輷p耗僅指300kHz和1MHz頻率下)
3.4高頻介質(zhì)精密量裝置,是用于定標(biāo)電介質(zhì)材料復(fù)數(shù)介電常數(shù)的設(shè)備,技術(shù)指標(biāo)為:
頻率:100kHz-100MHz;
復(fù)介電常數(shù)實(shí)數(shù)部分:ε2-10±0.5%;
介質(zhì)損耗角正切:tgδ1×10-3-1×10-5±1×10-5
3.5高頻阻抗標(biāo)準(zhǔn)量具組是適應(yīng)不同阻抗儀器的檢定要求設(shè)計(jì)的,一系列模擬被測件典型參數(shù)的阻抗件。zui主要的有:
a、Q標(biāo)準(zhǔn)量具組:檢定高頻Q表用,頻率:22kHz-70MHz,Q值:60-600,C值:(50-400)pF。
b、高頻電感量具組:檢定高頻電感電容測量儀器,頻率:(0.7-1.55)MHz,電感值:1μH-100mH。
c、高頻電容量具組:檢定高頻電感電容測量儀器用,頻率290kHz-1MHz,電容值(100-5000)pF。
d、高頻標(biāo)準(zhǔn)電容組:頻率:1kHz-10MHz,電容量:1pF,10 pF,100 pF,1000 pF,連接頭:4端對。
e、高頻電容損耗標(biāo)準(zhǔn)組:頻率:300 kHz,1 MHz,損耗值:1×10-5-1×10-4。
f、電阻--模擬電感標(biāo)準(zhǔn):頻率:DC-13MHz,電阻值:0Ω-100kΩ,電感值100μH、100mH。
(e,f兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)量具用于檢定各類自動LCR表)
g、標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)樣品:石英、陶瓷、微晶玻璃、窗玻璃、聚乙烯等圓形樣品,ε值:2-10±1%,tgδ值:1×10-3-1×10-5。用于檢定標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)損耗測量儀。
三、高頻集總參數(shù)阻抗工作量具
4、高頻集總參數(shù)阻抗工具量具(或測量儀器)主要有三大類:應(yīng)用電壓電流比原理的矢量阻抗表,它們大多是無需進(jìn)行機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)節(jié)的自動阻抗測量儀器;應(yīng)用指零法原理的阻抗和導(dǎo)納電橋及應(yīng)用指零法原理的阻抗和導(dǎo)納電橋;應(yīng)用諧振法原理的Q表和LC表。
4.1通過測量電壓--電流矢量比值來直接讀出阻抗的模值|Z|和相角θ,再由機(jī)內(nèi)微處理器換算出所需的各種阻抗參量,這是大多數(shù)自動LCR表的工作原理,其檢定方法是用少量的有功和無功標(biāo)準(zhǔn)阻抗件考察典型工作狀態(tài)下的阻抗測量總不確定度。
4.2在橋式電路的某部分施加電壓,然后調(diào)節(jié)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)件,直到接于橋路另一部分的指示器獲得零平衡,利用被測阻抗與機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)阻抗的確定關(guān)系,給出被測阻抗讀數(shù),這類儀器通稱指零法阻抗儀器,其檢定方法通常是利用標(biāo)準(zhǔn)阻抗替代機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件的直接比較方法。
4.3對采用串、并聯(lián)諧振技術(shù)設(shè)計(jì)的Q表、介質(zhì)特性測量儀、電感電容測量儀、其檢定方法除采用標(biāo)準(zhǔn)阻抗件直接比較以處,沿涉及諧振回路殘余參數(shù)的確定。
四、射(高)頻阻抗計(jì)量器具檢定系統(tǒng)框圖
附錄
高頻集總參數(shù)阻抗檢定中的連接頭 所有標(biāo)準(zhǔn)阻抗件的使用都涉及連接頭的使用問題。常用的連接頭有:兩端接線柱式、有極性同軸連接頭、中性精密同軸連接頭、三端接頭、四端對連接頭。
1、兩端接線柱式(或香蕉插頭)適用于Q表等低準(zhǔn)確度諧振式阻抗儀器,采用它將引入各種不確定的殘余阻抗量影響,殘阻約為(1-10)×10-3Ω,殘感(1-20)nH,分布電容(0.1-0.3)pF。
2、有極性同軸的連接頭,如N型、BNC型接頭,可大大減少分布參量影響,因而被不少高頻指零阻抗儀器采用,但仍存在連接不定性,也不便于軸向引線的兩端元件連接,故檢定工作中不常使用。
3、中性精密同軸連接頭具有限定的參考平面,機(jī)械和熱的穩(wěn)定性,良好的屏蔽及連接重復(fù)性,是高頻高準(zhǔn)確度阻抗校準(zhǔn)和檢定工作中zui適宜的連接頭,其殘量為:短路電感小于0.1nH,殘阻小于2mΩ。
4、三端接頭可有效地消除對地分布電容影響,廣泛用于較低頻率下導(dǎo)納測量和量值傳遞工作中。較高頻率的阻抗測量儀器用的較少。
5、四端對接頭可有效地消除引線間互感影響及消除接觸電阻等分布?xì)埩?,被矢量阻抗測量儀器廣泛采用,多種標(biāo)準(zhǔn)阻抗件也裝有這種四端對連接頭。
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