目錄:北京智德創(chuàng)新儀器設(shè)備有限公司>>介電常數(shù)測(cè)試儀>>相對(duì)介電常數(shù)測(cè)試儀>> 電容器紙介電常數(shù)試驗(yàn)儀
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電容器紙介電常數(shù)試驗(yàn)儀參數(shù):
1、測(cè)量范圍及誤差
本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃,相對(duì)濕度為30%-80%條件下,應(yīng)滿足下列表中的技術(shù)指示要求。
在Cn=100 pF、R4=3183.2(Ω)時(shí):
測(cè)量項(xiàng)目 | 測(cè)量范圍 | 測(cè)量誤差 |
電容量Cx | 40pF—20000pF | ±0.5% Cx±2pF |
介損損耗tgδ | 0-1 | ±1.5% tgδx±0.0001 |
在Cn=100 pF、R4=318.3(Ω)時(shí):
測(cè)量項(xiàng)目 | 測(cè)量范圍 | 測(cè)量誤差 |
電容量Cx | 4pF—2000pF | ±0.5% Cx±3pF |
介損損耗tgδ | 0-0.1 | ±1.5% tgδx±0.0001 |
2.相對(duì)濕度/溫度:30~85%;0~40℃
3.工作電壓:220V10%,50HZ
4.測(cè)溫范圍:0~199.9℃,誤差1+0.1℃
5.控溫范圍:室溫~199.9℃,穩(wěn)定度(1+0.1)℃
6.由室溫加熱至控溫值:不大于45min
7.加熱功率:< 1000W(包括內(nèi)、外加熱器)
8.兩極空間距離:2mm
9.空杯電容量:60±2pF
10.最大測(cè)量電壓:工頻2000V
11.空杯tgδ:≤5×10-5
12.液體容量:約40mm3
13.電極材料:不銹鋼
14.重量:約10kg
電容器紙介電常數(shù)試驗(yàn)儀特點(diǎn):
1、雙掃描技術(shù) - 測(cè)試頻率和調(diào)諧電容的雙掃描、自動(dòng)調(diào)諧搜索功能。
2、雙測(cè)試要素輸入 - 北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器測(cè)試頻率及調(diào)諧電容值皆可通過(guò)數(shù)字按鍵輸入。
3、雙數(shù)碼化調(diào)諧 - 數(shù)碼化頻率調(diào)諧,數(shù)碼化電容調(diào)諧。
4、自動(dòng)化測(cè)量技術(shù) -對(duì)測(cè)試件實(shí)施 Q 值、諧振點(diǎn)頻率和電容的自動(dòng)測(cè)量。
5、全參數(shù)液晶顯示 – 數(shù)字顯示主調(diào)電容、電感、 Q 值、信號(hào)源頻率、諧振指針。
6、DDS 數(shù)字直接合成的信號(hào)源 -確保信源的高葆真,頻率的高精確、幅度的高穩(wěn)定。
7、計(jì)算機(jī)自動(dòng)修正技術(shù)和測(cè)試回路優(yōu)化—使測(cè)試回路 殘余電感減至低值, Q 讀數(shù)值在不同頻率時(shí)要加以修正的困惑。
8、新增功能:電感測(cè)試時(shí),儀器自身殘余電感和測(cè)試引線電感的自動(dòng)扣除功能。大大提高了在電感值(特別是小電感值)測(cè)量時(shí)的精度。此技術(shù)只有北京智德創(chuàng)新儀器生產(chǎn)的Q表有。
9、新增功能:大電容值直接測(cè)量顯示功能,電容值直接測(cè)量值可達(dá)25nF(配100uH電感時(shí))。大電容值測(cè)量一個(gè)按鍵搞定。此技術(shù)只有北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器生產(chǎn)的Q表有。
應(yīng)用
電阻器、電容器、電感器都是電路的基本元件。電路基本元件參數(shù)是電路測(cè)試的基本內(nèi)容之一。電路參數(shù)測(cè)試儀器是基本測(cè)試儀器。由于電路元件的工作頻率范圍不同,測(cè)試的方法和測(cè)試的儀器也有所不同。對(duì)于工作在低頻電路中的元件大多采用電橋法和萬(wàn)用電橋;對(duì)于工作在高頻電路中的元件,大多采用諧振法和Q表等。
一、諧振法測(cè)元件參數(shù)的基本原理
諧振測(cè)試法是根據(jù)諧振回路的諧振特性建立起來(lái)的測(cè)電路元件參數(shù)的方法。諧振測(cè)試法的基本電路如圖。它是由LC諧振回路、高頻振蕩電路和諧振指示電路三部分組成。振蕩電路提供高頻信號(hào),它與諧振回路之間的藕合程度應(yīng)足夠弱,使反映到諧振回路中的阻抗小到可以忽略不計(jì)。諧振指示器用來(lái)判別回路是否處于諧振狀態(tài),它可以用并聯(lián)在回路兩端的電壓表或串聯(lián)在回路中的電流表?yè)?dān)任。同樣要求諧振指示電路的內(nèi)阻對(duì)回路的影響小到可以忽略不計(jì)。
(一)電容量的測(cè)試
諧振法測(cè)電容器有直接法和替代法兩種。
1.直接法
用直接法測(cè)試電容量的電路與圖的基本電路相同。選用一適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)電感L,與被測(cè)電容Cx組成諧振電路,調(diào)節(jié)高頻振蕩電路的頻率,當(dāng)電壓表的讀數(shù)達(dá)最大,即諧振回路達(dá)到串聯(lián)諧振狀態(tài)。這時(shí)振蕩電路輸出信號(hào)的頻率f 將等于測(cè)量回路的固有頻率fo,即
由此可求得電容Cx值,
式中電容的單位是F(法),頻率的單位是Hz(赫),電感的單位是H(亨)。若上述各量的單位分別用pF,MHz,uH,則Cx式可寫為:
由于諧振頻率fo可由振蕩電路的度盤讀得,電感線圈的電感量是已知的,即可由上式計(jì)算被測(cè)電容量Cx。
由直接法測(cè)得的電容量是有誤差的,因?yàn)樗臏y(cè)試結(jié)果中包括了線圈的分布電容和引線電容,為了消除這些誤差,宜改用替代法。
2.替代法
用替代法測(cè)試電容量有并聯(lián)替代法和串聯(lián)替代法兩種。串聯(lián)和并聯(lián)替代法,采用替代原理,必須進(jìn)行兩次測(cè)試。被測(cè)元件接入前使電路諧振;被測(cè)元件接入已調(diào)諧好的電路后會(huì)使電路失諧,然后重新調(diào)整電路中的標(biāo)準(zhǔn)元件,以補(bǔ)償(替代)被測(cè)元件造成的失諧。測(cè)量結(jié)果需計(jì)算后方能得到。這是一種間接測(cè)量的方法。
(1)并聯(lián)替代法
用并聯(lián)替代法測(cè)試電容量的電路如圖8-2所示,進(jìn)行測(cè)試時(shí),首先將標(biāo)準(zhǔn)可變電容器放在電容量甚大的刻度位置CS1上,調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率使串聯(lián)諧振回路諧振。然后將被測(cè)電容器接在Cx接線柱上,與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器并聯(lián),振蕩電路保持原來(lái)的頻率不變,減小標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量到CS2,使串聯(lián)諧振回路恢復(fù)諧振。在這種情況下,
CS1= CS2+Cx
即可求得被測(cè)電容Cx的值為:
Cx= CS1- CS2
并聯(lián)替代法測(cè)量電容量 |
顯然,并聯(lián)替代法只能測(cè)電容量小于標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的變化范圍的電容器。由于通常標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量變化范圍有限,例如一個(gè)能從500pF變化到40pF的電容器的電容量變化范圍為460pF。按照上述測(cè)試方法,只能測(cè)試電容量小于460pF的電容。當(dāng)被測(cè)電容量大于標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量變化范圍時(shí),則可根據(jù)被測(cè)電容量的估算數(shù)值選擇一個(gè)適當(dāng)容量的電容器作輔助元件,再用上述方法進(jìn)行測(cè)試。選擇輔助電容器時(shí),必須使已知輔助電容器的電容量與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的變化范圍之和大于被測(cè)電容器的電容量。例如用電容量變化范圍為460pF的標(biāo)準(zhǔn)可變電容器來(lái)測(cè)被測(cè)電容量約為680pF的電容時(shí),必須選擇一個(gè)電容量大于220pF的已知電容作輔助元件。
測(cè)試時(shí),首先把已知電容接在Cx接線柱上,標(biāo)準(zhǔn)可變電容器放在電容量所在的刻度位置CS1上,調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率使串聯(lián)諧振回路諧振。然后拆去Cx接線柱上的已知電容,接上被測(cè)電容。振蕩電路保持原來(lái)的頻率不變。減小標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量到CS2,使串聯(lián)諧振回路恢復(fù)諧振。在這種情況下
CS1+C已知=CS2+Cx
即可求得被測(cè)電容Cx的值為:
Cx=CSl-CS2 +C已知
(2)串聯(lián)替代法
測(cè)電容量大于標(biāo)準(zhǔn)可變電容器容量變化范圍的另一種方法是串聯(lián)替代法。串聯(lián)替代法測(cè)電容的電路如圖8-3所示。進(jìn)行測(cè)試時(shí),首先將標(biāo)準(zhǔn)可變電容放在電容量甚小的刻度位置CS1上,調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率使串聯(lián)諧振回路諧振。然后將被測(cè)電容串聯(lián)在諧振回路中,振蕩電路保持原來(lái)的頻率不變,增加標(biāo)準(zhǔn)可變電容量到CS2,使串聯(lián)諧振回路恢復(fù)諧振。在這種情況下
CS1=l/(1/CS2+1/Cx)
即可測(cè)得被測(cè)電容Cx的值為
串聯(lián)替代法測(cè)量電容量 |
Cx=(CS1•CS2)(CS2-CS1)
(二)電感量的測(cè)試
1.直接法
在圖若選用已知標(biāo)準(zhǔn)電容Cs和被測(cè)電感Lx組成諧振回路,按測(cè)試電容的同樣方法,調(diào)節(jié)振蕩電路的輸出頻率,使諧振回路達(dá)到諧振狀態(tài),由式 可得被測(cè)電感Lx的值為
式中電容的單位是法,頻率的單位是赫,電感的單位是亨。若上述各量的單位分別用pF,MHz,uH,則上式可寫為 。上式中fo可由振蕩電路的度盤讀得,Cs可由標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的度盤讀得,由上式即可計(jì)算得被測(cè)電感量Lx。
實(shí)際上按諧振法設(shè)置的測(cè)試儀器,測(cè)電感時(shí)為了能直接讀數(shù),通常是在某些的頻率點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)試。由式 可知,當(dāng)fo為定值時(shí),Lx與Cs成反比例關(guān)系,所以,在標(biāo)準(zhǔn)可變電容器Cs的刻度盤上附加直讀電感的刻度,就可以直接讀出被測(cè)電感Lx值,而無(wú)需計(jì)算。
用直接法測(cè)得的電感量是有誤差的,因?yàn)閷?shí)際上式 中的電容值還包括線圈的分布電容和引線電容,而標(biāo)準(zhǔn)可變電容的刻度中不包括這兩項(xiàng)電容值,使測(cè)試結(jié)果為正誤差,即測(cè)試值大于實(shí)際值。若要消除誤差,應(yīng)采用替代法。
2.替代法
與測(cè)電容一樣,也有并聯(lián)替代法和串聯(lián)替代法兩種。測(cè)小電感時(shí)用圖所示的串聯(lián)替代法,測(cè)大電感時(shí)用圖的并聯(lián)替代法。由于具體的測(cè)試方法與測(cè)電容的替代法相仿,故不再贅述。
(三)品質(zhì)因數(shù)(Q值)的測(cè)試
利用諧振法測(cè)回路的品質(zhì)因數(shù)(Q值),可采用電容變化法或頻率變化法,兩種測(cè)試方法均采用圖的電路。
電容變化法是變化調(diào)諧回路中的電容量,使回路發(fā)生一定程度的失諧,從而求得回路的品質(zhì)因數(shù)。根據(jù)回路諧振時(shí)可變電容器Cs的讀數(shù)Cso和回路兩次失諧(諧振指示器指示下降到70.7%)時(shí)可變電容器Cs的讀數(shù)Cl、C2,即可按下式計(jì)算品質(zhì)因數(shù)
Q=2Cso / (C2-C1)
頻率變化法是變化高頻振蕩電路的振蕩頻率,使回路發(fā)生一定程度的失諧,從而求得回路的品質(zhì)因素。根據(jù)回路諧振時(shí)振蕩電路的頻率數(shù)fo和回路兩次失諧(諧振指示的指示下降到70.7%)時(shí)振蕩電路的頻率讀數(shù)f1和f2,可計(jì)算品質(zhì)因數(shù)Q=fo / (f2-f1)。
用電容變化法和頻率變化法測(cè)回路的品質(zhì)因數(shù)Q值,須經(jīng)過(guò)幾步操作和計(jì)算。
根據(jù)諧振原理制成的一種能直接讀出線圈Q值的測(cè)試儀器,稱之為Q表。它是測(cè)高頻電路元件參數(shù)的重要儀器。Q表除測(cè)線圈Q值的基本用途以外,因?yàn)槠渲邪兄C振測(cè)試法所需用的各項(xiàng)設(shè)備,所以還可以用它進(jìn)行其他項(xiàng)目的諧振法測(cè)試。
Q表的基本原理圖如圖。由圖可見,被測(cè)線圈(視在參量為Lx與Rx)與Q表內(nèi)部的一只標(biāo)準(zhǔn)可變電容器Cs組成一個(gè)串聯(lián)諧振回路;并在標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的兩端跨接一只標(biāo)準(zhǔn)可變電容器Cs組成一個(gè)串聯(lián)諧振回路;并在標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的兩端跨接一只輸入阻抗很高的電子電壓表,作為諧振指示器;加在標(biāo)準(zhǔn)電阻R1及R2上的高頻電壓,由一個(gè)作監(jiān)視器的電子電壓表測(cè)試,用以監(jiān)視引入串聯(lián)諧振回路的高頻電壓U1的大小。
調(diào)節(jié)可變高頻振蕩電路的頻率或標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容,使串聯(lián)諧振回路諧振,此時(shí)并聯(lián)在標(biāo)準(zhǔn)可變電容器上的電子電壓表的指示最大。按照諧振回路的原理,最大電壓
U2和輸入回路的電壓U1之間關(guān)系U2=QU1,可得:
Q=U2/U1
由此測(cè)得的Q值是串聯(lián)諧振回路總的品質(zhì)因數(shù)。但由于在一般情況下標(biāo)準(zhǔn)可變電容器Cs的損耗與線圈的損耗相比可以忽略,電子電壓表的輸入電阻極大,由其所引入回路中的損耗可以忽略,輸入電壓U1的內(nèi)部電阻與線圈的有效串聯(lián)電阻Rx相比也可以忽略,所以串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q可以認(rèn)為是被測(cè)線圈的品質(zhì)因數(shù)Qx。
若將U1的大小保持一定,則U2即比例于被測(cè)線圈的Q值,因此如將電子電壓表的度盤直接按Q值刻度,在測(cè)試時(shí)便可以直接讀出Q值。
由U2=QU1這一基本關(guān)系式可見,因?yàn)?/span>U2和Q之間的比例常數(shù)為U1,改變U1的大小可以改變Q表量程。U1愈小,則同一U2值所代表的Q值愈大。所以Q表的量程能借助Ul的減小而擴(kuò)大。某些產(chǎn)品Q表就是通過(guò)減小Ul值來(lái)擴(kuò)展Q值讀數(shù)倍率的。
為了使Q表除測(cè)試線圈Q值之外能進(jìn)行其他諧振法測(cè)試,通常將其內(nèi)部的高頻振蕩電路和可變標(biāo)準(zhǔn)電容均加以正確的定度。這樣便可由振蕩電路的頻率度盤和頻段開關(guān)所示出的讀數(shù),知道測(cè)試所用振蕩頻率的準(zhǔn)確數(shù)值;由可變標(biāo)準(zhǔn)電容器度盤所示出的讀數(shù),知道測(cè)試時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電容器的準(zhǔn)確數(shù)值。為了微調(diào)和讀出微小電容變化值的變化值的需要,一般Q表內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電容器除一只容量較大(如500pF)的可調(diào)電容器外,還包括一個(gè)與之并聯(lián)的、度盤直接按微小電容量(如±3pF)刻度的較小的電容器。
Q表按其應(yīng)用的頻率范圍不同,有低頻Q表、高頻Q表和超高頻Q表等不同類型。不同頻率的Q表的基本原理都同上所述。
二、高頻Q表的組成
Q表可以用來(lái)測(cè)量高頻電感或諧振回路的Q值、電感器的電感量及其分布電容量、電容器的電容量及其損耗角、電工材料的高頻介質(zhì)損耗、高頻回路的有效并聯(lián)電阻及串聯(lián)電阻、傳輸線特性阻抗等。
產(chǎn)品Q表的原理功能方框圖如圖。由圖可見,Q表包括高頻振蕩電路、定位指示電路、諧振指示電路、測(cè)試回路和電源供給電路5個(gè)部分?,F(xiàn)分別介紹如下。
1. 高頻振蕩電路
通常是一個(gè)電感3點(diǎn)式振蕩電路。一般產(chǎn)生頻率為50KHz~50MHz的高頻振蕩信號(hào)。分若干個(gè)頻段,由筒形波段開關(guān)(儀器面板的頻段開關(guān))控制變換,每個(gè)頻段的頻率由雙聯(lián)可變電容器(儀器面板的頻率度盤)連續(xù)調(diào)節(jié)。高頻振蕩電路的輸出信號(hào)通過(guò)電感耦合線圈饋送到寬帶低阻分壓器(由1.96Ω、0.04Ω組成)。借助調(diào)節(jié)電位器(儀器面板上的定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕)改變高頻振蕩管的相關(guān)直流電壓,可以控制一定大小的高頻信號(hào)電壓,加到寬頻帶低阻分壓器上,此高頻信號(hào)通過(guò)電阻分壓后加入串聯(lián)諧振回路。
2.定位指示電路
加在寬頻帶低阻分壓器上的高頻信號(hào)電壓由作定位指示用的電子電壓表測(cè)量,用以監(jiān)視引入串聯(lián)諧振回路的高頻電壓的大小。當(dāng)調(diào)節(jié)高頻振蕩電路的輸出信號(hào)電壓,使定位指示器的指示在定位線“Q×1"上時(shí),寬帶低阻分壓器的輸入電壓為500mV,通過(guò)分壓,從0.04Ω電阻上取出的10mV的高頻信號(hào)電壓,加到測(cè)試回路(串聯(lián)諧振回路)上。分壓電阻是一個(gè)0.04Ω的小電阻,以實(shí)現(xiàn)低阻抗的高頻信號(hào)源,減小電源內(nèi)阻對(duì)測(cè)量電路的影響。作為定位指示用的電子電壓表的零點(diǎn)調(diào)節(jié)(即起始電流補(bǔ)償)由一只電位器(儀器面板上的定位校正旋鈕)擔(dān)當(dāng)。
3.測(cè)試回路
測(cè)試回路中有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可變電容器,一個(gè)是主調(diào)電容器(2×250pF),另一個(gè)是微調(diào)電容器(5~13pF);有兩對(duì)接線柱:“Lx"和“Cx",“Lx"接被測(cè)線圈或輔助線圈(測(cè)量電容時(shí));“Cx"接被測(cè)電容等。由被測(cè)線圈(或輔助線圈)與標(biāo)準(zhǔn)電容器(或包括被測(cè)電容器)組成一個(gè)串聯(lián)諧振回路。當(dāng)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容量或振蕩電路的頻率,使串聯(lián)諧振回路諧振時(shí),作諧振指示器的電子電壓表指示最大。
4.諧振指示電路
諧振指示電路是一個(gè)作諧振指示和Q值讀數(shù)的電子電壓表,它并接在串聯(lián)諧振回路中的可變電容器的兩端。當(dāng)串聯(lián)諧振回路達(dá)到諧振狀態(tài)時(shí),電容器兩端的電壓達(dá)最大值,電子電壓表指示達(dá)最大。由于回路諧振時(shí)標(biāo)準(zhǔn)可變電容器兩端的電壓的是測(cè)試電路的輸入電壓值Ul的Q倍,即U2=QUl,Q=U2/U1,這里的Q值是串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù),但可以認(rèn)為是串聯(lián)諧振回路線圈的品質(zhì)因數(shù)。在U1為定值時(shí)(當(dāng)定位指示器指示在“Q×1"位置時(shí)),測(cè)試電路輸入電壓Ul等于10mV,所以Q值正比于U2值(假使U2為0.lV,則Q為10;假使U2為0.5V,則Q為50;假使U2為lV,則Q為100……),因此可將作為諧振指示器用的電子電壓表的表度盤直接按Q值刻度。這樣刻度以后,在測(cè)量時(shí)便可以直接讀出Q值。一般測(cè)量Q值的量程分三檔:10~100,20~300,50~600,由電子電壓表的靈敏度轉(zhuǎn)換開關(guān)(儀器面板上的Q值范圍開關(guān))選擇。作為諧振指示器的電子電壓表的零點(diǎn)調(diào)節(jié)(即起始零點(diǎn)補(bǔ)償),由一只電位器(儀器面板上的Q值零位校正旋鈕)擔(dān)當(dāng)。
5.電源供給電路
通常采用磁飽和穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓管雙重穩(wěn)壓,保證儀器在電源電壓變化較大的情況下正常工作。
三、使用方法
Q表雖然型號(hào)不少。但是它們除頻率范圍、測(cè)量范圍、測(cè)量精度等不全一樣外,基本使用方法是相同的?,F(xiàn)以ZJD-C型高頻Q表為例加以介紹。
ZJD-C型高頻Q表面板上所具有的控制裝置有頻段選擇開關(guān)、振蕩頻率度盤、定位指示表頭、定位零點(diǎn)校正旋鈕、定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕、Q表指示表頭、Q值零位校正旋鈕、Q值范圍開關(guān)、主調(diào)電容度盤、微調(diào)電容度盤、測(cè)量接線柱、電源開關(guān)和指示燈。如圖的Q表面板圖,現(xiàn)分別介紹如下。
1.頻段選擇開關(guān) 是高頻振蕩電路中的波段開關(guān),分成七個(gè)頻段。
2.振蕩頻率度盤 作每個(gè)指示頻段內(nèi)的頻率連續(xù)調(diào)節(jié)用??潭缺P上有與頻段選擇開關(guān)配合使用的若干條頻率刻度,以選擇所需頻率。
3.定位指示表頭 是定位指示電路中的直流微安計(jì)CB1,用作監(jiān)視引入測(cè)試電路的高頻電壓的大小。一般使用時(shí)調(diào)節(jié)定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕,使表頭指針指示在定位刻度的Q×1上,才能從Q值指示表上直讀Q值。
4.當(dāng)定位粗調(diào)旋鈕置于起始位置(逆時(shí)針旋到底)時(shí),調(diào)節(jié)定位零位校正旋鈕,使定位指示表的指針在零位。
5.定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕 是高頻振蕩電路中的兩個(gè)電位器。調(diào)節(jié)定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕,可改變高頻振蕩電路輸出電壓大小,使定位指示表指在刻度“Q×1"上。當(dāng)定位粗調(diào)旋鈕置于起始位置時(shí),高頻振蕩電路輸出為零(此時(shí)與定位細(xì)調(diào)旋鈕所在位置無(wú)關(guān))。
6.Q值指示表頭 是諧振指示電路中的直流微安計(jì)CB2,作諧振指示和Q值讀數(shù)用。表頭上有三條刻度:0~100,0~300,0~600。根據(jù)Q值范圍開關(guān)所在位置,讀表頭上相應(yīng)的刻度。
7.Q值零位校正旋鈕 是諧振指示電路中的電位器。在測(cè)試回路遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)的情況下,調(diào)節(jié)Q值零位校正旋鈕,使Q值指示表的指針在零位。
8.Q值范圍開關(guān) 是諧振指示電路中的波段開關(guān),作諧振指示時(shí)的靈敏度變換和Q值指示的量程變換用,有三檔位置:10~100,20~300,50~600,進(jìn)行測(cè)量時(shí),應(yīng)根據(jù)被測(cè)元件Q值的大小選擇適宜檔級(jí)。
9.主調(diào)電容度盤 是測(cè)試回路中標(biāo)準(zhǔn)可變電容器。度盤上有C和L兩種刻度。C刻度線在度盤的上方(以對(duì)準(zhǔn)上方的讀數(shù)指示紅線為讀數(shù)值),測(cè)量電容量時(shí)用。L刻度在度盤的下方(以對(duì)準(zhǔn)下方的讀數(shù)指示紅線為讀數(shù)值),測(cè)量電感量時(shí)用。
10.微調(diào)電容度盤 是測(cè)試回路中的標(biāo)準(zhǔn)可變電容器,有-3pF~0~+3pF刻度,作微調(diào)之用,通常該度盤置于零位,否則測(cè)試時(shí)須將微調(diào)電容器度盤的讀數(shù)加到主調(diào)電容度盤的讀數(shù)上去。
11.測(cè)量接線柱 是測(cè)試回路中的接線柱,有兩對(duì),位于儀器的頂部。“Lx"接線柱是接被測(cè)線圈的,若測(cè)量電容時(shí),此接線柱須接輔助線圈。“Cx"接線柱是測(cè)量電容等時(shí)接被測(cè)電容等的。
12.電源開關(guān)和指示燈
(二)測(cè)試步驟與技巧
1.測(cè)試準(zhǔn)備
進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試時(shí)均應(yīng)做好本項(xiàng)使用工作。
(1)將儀器安裝在水平的工作臺(tái)上,校正定位指示電表的機(jī)械零點(diǎn)。
(2)將定位粗調(diào)旋鈕向逆時(shí)針方向旋到底,定位零位校正和Q值零位校正旋鈕置于中間附近位置,微調(diào)電容度盤調(diào)到零。
(3)接通電源(指示燈亮),預(yù)熱30分鐘以上,待儀器穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)試。
2.高頻線圈Q值測(cè)量(基本測(cè)量法)
將被測(cè)線圈接在儀器頂部的“Lx"接線柱上(接觸必須良好);調(diào)節(jié)頻段選擇和頻率度盤,使之到規(guī)定的測(cè)量頻率點(diǎn)上;估計(jì)被測(cè)件的Q值,將Q值范圍開關(guān)置于適當(dāng)?shù)臋n級(jí)上;將定位粗調(diào)旋鈕向逆時(shí)針方向旋到底(定位微調(diào)旋鈕位置任意)。調(diào)節(jié)定位零位校正旋鈕,使定位表指示為零;調(diào)節(jié)定位粗調(diào)、定位細(xì)調(diào)旋鈕,使定位表指示在“Q×1"上(在回路調(diào)諧后,若定位表指示偏離定位點(diǎn),則應(yīng)重新調(diào)節(jié)定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕,使指針仍在定位點(diǎn)上);調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使之遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)(使Q值表指示最?。?;調(diào)節(jié)Q值零位校正旋鈕,使Q表指示為零(100,300,600 三檔零位在同一點(diǎn)上);再調(diào)節(jié)主調(diào)電容和微調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振,即Q值表指示最大,此時(shí)Q值表頭指示值便為測(cè)量回路的Q值。因?yàn)闇y(cè)量回路中標(biāo)準(zhǔn)電容器的損耗極小,所以測(cè)量回路的Q值就近似等于被測(cè)電感的Q值。
注意:當(dāng)工作頻率高于10MHz時(shí),若回路諧振,定位表可能有微小偏轉(zhuǎn),此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)定位細(xì)調(diào)旋鈕定位表仍指示“Q×1"上,并以調(diào)節(jié)后的Q值表的讀數(shù)為準(zhǔn)。
由于被測(cè)線圈本身分布電容的影響,以上所測(cè)得的Q值和實(shí)際值略有相差,如果所進(jìn)行的測(cè)量作為Q值的大概比較,那就不需加以修正。當(dāng)需獲得較精確的Q值時(shí),則應(yīng)按后面所述的方法測(cè)出線圈的分布電容量Co,然后按照下式修正:
Q=Qm(C1+Co)/C1
式中Qm為測(cè)量值,C1為回路諧振時(shí)主調(diào)電容度盤與微調(diào)電容的讀數(shù)之和。如回路諧振時(shí)C1讀數(shù)很大,Co只占很小比數(shù),則測(cè)得值和修正后的實(shí)際值相差很小。
3.高頻線圈電感量的測(cè)量
Q表在測(cè)量高頻線圈的Q值時(shí),能夠知道與被測(cè)高頻線圈相諧振時(shí)的電容量C值和頻率fo值。按照公式 可計(jì)算出被測(cè)高頻線圈的電感量。實(shí)際上測(cè)量高頻線圈電感值時(shí),為了能夠直讀,通常是在某些頻率上進(jìn)行電感測(cè)量的。在頻率已經(jīng)情況下,Lx與C成反比例的關(guān)系,所以在標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的度盤上可附加直讀電感的刻度,以免除計(jì)算的麻煩。
(1)將被測(cè)線圈接在儀器頂部“Lx"接線柱上(接觸必須良好)。
(2)根據(jù)被測(cè)線圈的大約電感值,在面板上的“電感、倍率、頻率"對(duì)照表中選擇一標(biāo)準(zhǔn)頻率。然后通過(guò)頻段選擇開關(guān)和頻率度盤,將高頻信號(hào)調(diào)到這一標(biāo)準(zhǔn)頻率上。
(3)使被測(cè)電感在此標(biāo)準(zhǔn)頻率上諧振。
(4)微調(diào)電容度盤置于“0"上,調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振。則主調(diào)電容度盤對(duì)應(yīng)的電感數(shù)乘以對(duì)照表上所指示的倍率就是被測(cè)線圈的近似電感值。
“電感、倍率、頻率"對(duì)照表見表8-1所示。對(duì)照表的使用方法舉例如下:如被測(cè)的高頻線圈的大約電感值為50μH,根據(jù)表查得被測(cè)電感量在10μH~100μH范圍內(nèi),測(cè)試頻率為2.52MHz,電感量按主調(diào)電容度盤上的L讀數(shù)乘以倍率10。
(5)要測(cè)得準(zhǔn)確的電感數(shù),必須先測(cè)得電感的分布電容量Co(分布電容的具體測(cè)法見后面所述)。然后照上述步驟讀得約略電感值后,再將主調(diào)電容度盤的刻度調(diào)在“C1+Co"的位置上,這時(shí)度盤的電感讀數(shù)乘以對(duì)照表上所指示的倍率即為線圈的較精確的電感量。
(6)在被測(cè)電感小于10μH時(shí),按上述方法測(cè)得的電感值,還應(yīng)減去儀器中測(cè)試回路本身的剩余電感Lo(Lo近似等于0.07μH)。
電 感 | 倍 率 | 頻 率 |
0.1~1.0uH | ×0.1 | 25.2 MHz |
1.0~10uH | ×1 | 7.95 MHz |
10~100uH | ×10 | 2.52 MHz |
0.1~1.0mH | ×0.1 | 795kHz |
1.0~10mH | ×1 | 252kHz |
10~100mH | ×10 | 79.5kHz |
實(shí)例:已知被測(cè)線圈的分布電容值Co=4pF,儀器剩余電感值Lo=0.07μH,按“電感、倍率、頻率"對(duì)照表選擇的標(biāo)準(zhǔn)頻率f=7.95MHz。微調(diào)電容度盤置于“0"上,調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振,測(cè)得Cl=196pF。隨后再調(diào)整主調(diào)電容度盤到C1+Co=196+4=200(pF)處。從對(duì)邊L刻度線上讀得L值為4μH。被測(cè)線圈的實(shí)際電感值為L-Lo=4-0.07=3.39(uH)。
4.高頻線圈分布電容Co的測(cè)量
兩倍頻率法
將被測(cè)線圈接在儀器頂部的“Lx"接線柱上,將主調(diào)電容度盤調(diào)到C1上,通常C1以200pF較為適宜。調(diào)節(jié)頻段選擇開關(guān)和頻率度盤,找出諧振頻率f1。然后將頻率調(diào)至f2(f2=<:chmetcnv unitname="F" sourcevalue="2" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">2f1),再調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤至諧振點(diǎn)C2。根據(jù)下式可求得分布電容Co的值
Co=(C1<:chmetcnv unitname="C" sourcevalue="4" hasspace="False" negative="True" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">-4C2)/3。
自然頻率法
此法可獲得較準(zhǔn)確結(jié)果。
(1)將被測(cè)高頻線圈接在“Lx"接線柱上。
(2)將微調(diào)電容度盤置于“0"位置上,主調(diào)電容度盤調(diào)C1,C1取400pF。
(3)調(diào)節(jié)高頻振蕩器的頻率,使測(cè)試回路諧振,諧振頻率為f1。
(4)取下被測(cè)線圈,換上一個(gè)能在主調(diào)電容度盤調(diào)節(jié)范圍內(nèi)和<:chmetcnv unitname="F" sourcevalue="10" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">10f1頻率諧振的標(biāo)準(zhǔn)電感。
(5)將高頻振蕩器調(diào)到約<:chmetcnv unitname="F" sourcevalue="10" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">10f1的頻率上,調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振。
(6)將被測(cè)線圈接在“Cx"接線柱上,調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振,此時(shí)看電容度盤讀數(shù)是增加還是減小,如果增加則應(yīng)將信號(hào)頻率調(diào)高些,如是減小則將信號(hào)頻率調(diào)低些。
(7)再取下被測(cè)線圈,調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振。
(8)重復(fù)(6)、(7)直到某一頻率,被測(cè)線圈接上或不接上“Cx"柱均不改變諧振點(diǎn),這一頻率即為被測(cè)線圈的自然諧振頻率f2,線圈的分布電容:Co=C1(f1 /f2)2。式中電容量單位用pF;頻率單位用MHz。
5.電容器容量的測(cè)量
(1) 小于460pF電容器的測(cè)量
通常采用并聯(lián)替代法測(cè)量電容量小于460pF電容量,具體測(cè)量步驟如下。
① 取一個(gè)電感量大于lmH的輔助線圈,接在“Lx"接線柱上,與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器組成串聯(lián)諧振回路。
② 將微調(diào)電容度盤調(diào)到“0"位,主調(diào)電容度盤調(diào)到較大電容量C1上。
③ 定位粗調(diào)旋鈕置于起始零位時(shí),調(diào)節(jié)定位零位校正旋鈕,使定位表示于零。調(diào)節(jié)定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕,使定位表指示在“Q×1"位置附近。
④ 調(diào)節(jié)高頻振蕩頻率,使遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)(即Q值表頭指示最?。{(diào)節(jié)Q值零位校正旋鈕,使Q值表指示于零。
⑤ 調(diào)節(jié)頻段選擇開關(guān)和頻率度盤,使測(cè)試回路諧振。
⑥ 將被測(cè)電容器接在“Cx"接線柱上,與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器并聯(lián),保持高頻振蕩頻率不變,調(diào)節(jié)(減?。┲髡{(diào)電容度盤。使測(cè)試回路恢復(fù)諧振,若此時(shí)主調(diào)電容器度盤的讀數(shù)為C2,則C1=C2+Cx。所以被測(cè)電容器的電容量為Cx=C1-C2。
(2)大于460pF電容量的測(cè)量
通常標(biāo)準(zhǔn)可變電容器的電容變化范圍有限,一般Q表的主調(diào)電容度盤的電容變化范圍為460pF(從500pF變化到40pF)。故按上述的并聯(lián)替代法只能測(cè)量電容量小于460pF的電容,若要測(cè)量大于460pF的電容時(shí),可借助一只已知電容量的電容器作輔助元件,再用并聯(lián)替代法進(jìn)行測(cè)量或采用串聯(lián)替代法進(jìn)行測(cè)量。具體測(cè)量在測(cè)試原理中已介紹。
6.電容器損耗因數(shù)的測(cè)量
下面介紹電容量不超過(guò)460pF的電容器損耗因數(shù)的方法。
(1)調(diào)節(jié)頻段選擇開關(guān)和頻率度盤到規(guī)定的測(cè)量頻率點(diǎn)。
(2)選擇本身Q值較高、電感量適當(dāng)?shù)妮o助電感,接在“Lx“接線柱上,與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器組成串聯(lián)諧振回路。
(3)定位粗調(diào)旋鈕置于起始零位時(shí),調(diào)節(jié)定位零位校正旋鈕,使定位表指示于零位,調(diào)節(jié)定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕,使定位表指在“Q×1"上。
(4)調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤到遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)處(使Q值表指示最?。?,再調(diào)節(jié)Q值零位校正旋鈕使Q表示于零位。
(5)調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路諧振。讀得Q值為Q1,電容讀數(shù)為C1。
(6)將被測(cè)電容器接在“Cx"接線柱上,與標(biāo)準(zhǔn)可變電容器并聯(lián)。調(diào)節(jié)電容度盤使測(cè)試回路恢復(fù)諧振。讀得Q值為Q2,電容讀數(shù)為C2。根據(jù)下式便可算得電容器損耗正切角δ,
tgδ=1/Q=[(Q1-Q2) / (Q1·Q2)][(C1+Co) / (C1-Co)]
式中Co為輔助電感的分布電容量。
電容器的有效并聯(lián)電阻為Rp
Rp=[(Q1·Q2) / (Q1-Q2)]·{1/[2πf / (C1+Co)]}
式中Rp是有效并聯(lián)電阻,單位為Ω;f是諧振頻率,單位Hz;C1和Co單位pF。如果f以kHz作單位,C1和Co以pF為單位,則上式寫成
Rp=[(Q1·Q2) / (Q1-Q2)]·[(159·106)f (C1+Co)]
7.大電阻的測(cè)量(在規(guī)定頻率下的有效電阻)
(1)按第6項(xiàng)(1)~(5)操作,其中C1值要盡量小些(即選用適當(dāng)?shù)碾姼衅鳎?,以提高測(cè)量靈敏度。
(2)將被測(cè)件接在“Cx"接線柱,再調(diào)節(jié)電容度盤,使測(cè)試回路恢復(fù)諧振,此時(shí)Q值讀數(shù)為Q2,電容讀數(shù)為C2,有效電阻值即為
Rp=[(Q1·Q2) / (Q1-Q2)]·[1/2πf (C1+Co)]
此電的分布電容Cp=C1-C2。如C1小于Co,則此電阻在這個(gè)測(cè)試頻率上具有電感性,它的電感量為Lp=1/[(2πf)2 (C2-C1)],此處Lp單位uH;C1、C2單位pF;f單位kHz。
8.低阻抗的測(cè)量
低阻值電阻、大容量的電容和小電感等低阻抗都可以且串聯(lián)法來(lái)進(jìn)行測(cè)量。
(1)按第6項(xiàng)(1)~(5)操作進(jìn)行。
(2)將被測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)電感串聯(lián)后再接入“Lx"接線柱,保持高頻振蕩頻率不變。并重調(diào)電容度盤,使測(cè)試回路恢復(fù)諧振。讀出C2和Q2值,就可以按下式算得有效電阻值
Rs={(1/2πf)[1 / (C2Q2)-1 / (C1Q1)]}×106
此處Rs單位Ω;C1、C2單位為pF;f單位kHz。
(三)使用注意事項(xiàng)
1.被測(cè)件和測(cè)量回路的接線柱間的接線應(yīng)盡量短和足夠粗,并且要接觸良好可靠,以減少因接線的電阻和分布參數(shù)所帶來(lái)的測(cè)量誤差。
2.被測(cè)件不要直接擱在儀器頂部,必要時(shí)可用低損耗的絕緣材料如聚苯乙烯做成的襯墊物襯墊。
3.不要把手靠近被測(cè)件,以免人體感應(yīng)影響而造成測(cè)量誤差。有屏蔽的被測(cè)件,屏蔽罩應(yīng)連接在低電位端的接線柱上。
4.估計(jì)被測(cè)件的Q值,并將Q值范圍開關(guān)置于適當(dāng)?shù)臋n級(jí)上。在不了解被測(cè)件的Q值時(shí),Q值范圍開關(guān)應(yīng)置于高檔。定位粗調(diào)旋鈕應(yīng)保持適當(dāng)位置,特別在變換高頻振蕩頻率檔級(jí)時(shí),要避免定位表超過(guò)滿度引起損壞。
5.儀器應(yīng)保持清潔干燥,特別是測(cè)試回路部分。
測(cè)試準(zhǔn)備:
(1)將儀器安裝在水平的工作臺(tái)上,校正定位指示電表的機(jī)械零點(diǎn)。
(2)將定位粗調(diào)旋鈕向逆時(shí)針方向旋到底,定位零位校正和Q值零位校正旋鈕置于中間附近位置,微調(diào)電容度盤調(diào)到零。
(3)接通電源(指示燈亮),預(yù)熱30分鐘以上,待儀器穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)試。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)