介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測(cè)試儀

            產(chǎn)品型號(hào)：LJD-B/C

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用

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明

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北京縱橫金鼎儀器設(shè)備有限公司

  介電強(qiáng)度試驗(yàn)儀 介損強(qiáng)度測(cè)試儀廠家

一、介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀概述

LJD-B主機(jī)和LJD-C主機(jī)主要區(qū)別

    LJD-B/C主機(jī)能在較高的測(cè)試頻率條件下，測(cè)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，電工材料的高頻介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)，高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻，傳輸線的特性阻抗等。該儀器廣泛地用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等單位。

LJD-B/C主機(jī)高頻Q表是北京縱橫金鼎儀器有限公司研制的產(chǎn)品，它以DDS數(shù)字直接合成方式產(chǎn)生信號(hào)源，頻率達(dá)

70MHz/110MHz /160MHz，信號(hào)源具有信號(hào)失真小、頻率精確、信號(hào)幅度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，更保證了測(cè)量精度的精確性。LJD-B主機(jī)主電容調(diào)節(jié)用傳感器感應(yīng)，電容讀數(shù)精確,且頻率值可設(shè)置。LJD-C主機(jī)主電容調(diào)節(jié)用步進(jìn)馬達(dá)控制，電容讀數(shù)更加精確,頻率值和電容值均可設(shè)置。LJD-B/C主機(jī)電容、電感、Q值、頻率、量程都用數(shù)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(kuò)展了電感和電容的測(cè)量范圍，而不再是固定的幾個(gè)頻率下才能測(cè)出電感值的大小。LJD-B/C主機(jī)*的諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)搜索或LJD-C主機(jī)*的電容自動(dòng)搜索功能，能幫助你在使用時(shí)快速地找到被測(cè)量器件的諧振點(diǎn)，自動(dòng)讀出Q值和其它參數(shù)。Q值量程可手動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

二、介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀工作特性介電強(qiáng)度試驗(yàn)儀 介損強(qiáng)度測(cè)試儀廠家

   1．Q值測(cè)量

   a．Q值測(cè)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(biāo)稱誤差

2．電感測(cè)量范圍

3．電容測(cè)量

   注：大于直接測(cè)量范圍的電容測(cè)量見(jiàn)使用方法。

   4．信號(hào)源頻率覆蓋范圍

5．Q合格指示預(yù)置功能：預(yù)置范圍：5～1000

   6．Q表正常工作條件

   a.  環(huán)境溫度：0℃～+40℃；

   b．相對(duì)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：（寬×高×深）mm：380×132×280。

三、工作原理

     1．“Q”的定義

     Q表是根據(jù)串聯(lián)諧振原理設(shè)計(jì)，以諧振電壓的比值來(lái)定位Q值。

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

或   …………………………… (1)

圖（一）所示的串聯(lián)諧振電路中，所加的信號(hào)電壓為Ui，頻率為f，在發(fā)生諧振時(shí)

 或  ………………………………(2)

    回路中電流  …………………………………………(3)

故電容兩端的電壓 

                  …………………………………(4)

    即諧振時(shí)電容上的電壓與輸入電壓之比為Q。

    Q表就是按上述原理設(shè)計(jì)的。

    2．LJD-B/C主機(jī)整機(jī)工作原理（見(jiàn)圖二）

圖二

LJD-B/C主機(jī)的工作原理框圖如圖二所示。它以ATM128單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種功能的控制。DDS數(shù)字直接合成信號(hào)源為Q值測(cè)量提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的高頻信號(hào)。信號(hào)源輸出一路送到程控衰減器和自動(dòng)穩(wěn)幅放大控制單元，該單元根據(jù)CPU的指令對(duì)信號(hào)衰減后送往信號(hào)激勵(lì)放大器，同時(shí)對(duì)信號(hào)檢波后送出一直流控制信號(hào)到壓控信號(hào)源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅。信號(hào)激勵(lì)部分輸出送到一個(gè)寬帶分壓器，由分壓器饋給測(cè)試調(diào)諧回路一個(gè)恒定幅度的信號(hào)。當(dāng)測(cè)試回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，在調(diào)諧電容CT兩端的信號(hào)幅度將是分壓器提供的信號(hào)幅度Q倍。在CT兩端取得的調(diào)諧信號(hào)被信號(hào)放大單元適當(dāng)放大后送到檢波和數(shù)字取樣單元，檢波后送到控制中心CPU去進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

    LJD-B主機(jī)調(diào)諧電容帶動(dòng)傳感器，不斷地將電容變化的信息送往中心控制CPU，經(jīng)處理后計(jì)算出電容值，再根據(jù)頻率值計(jì)算出諧振時(shí)的頻率值。 

LJD-C主機(jī)調(diào)諧電容有步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)，根據(jù)不同電容值由CPU計(jì)算脈沖數(shù)去控制馬達(dá)。電容值可預(yù)置并可電容搜索。 

LJD-B/C主機(jī)工作頻率值、頻段、主調(diào)電容器值、諧振電感值、Q值、Q值比較設(shè)置狀態(tài)、Q值量程、手/自動(dòng)狀態(tài)、頻率或電容搜索指示、Q值調(diào)諧指示帶都顯示在液晶屏上，如圖三所示。

圖三

整個(gè)顯示屏上的信息共分為四行

*行：左邊  信號(hào)源頻率指示，共6位；

        右邊  信號(hào)源虛擬頻段指示（1-4）。

第二行：左邊  調(diào)諧電容的電容指示值，4位；

        右邊  電感指示值，4位。

第三行：左邊  Q值指示值；   

右邊  Q值合格比較狀態(tài) 。

第四行：左邊 Q值量程，手動(dòng)/自動(dòng)切換指示/調(diào)諧點(diǎn)自動(dòng)搜索指示；

右邊上部  Q值量程范圍指示；

右邊下部  Q值調(diào)諧光帶指示。

四、結(jié)構(gòu)特性

    LJD-B/C主機(jī)采用了較低的臺(tái)式機(jī)箱，面板采用PC絲印面板，美觀大方。

    各主要功能單元，除了顯示部分為了顯示方便和調(diào)諧測(cè)試回路，放大單元為了減小分布參數(shù)，安裝在面板上外，其余都安裝在機(jī)內(nèi)底板上，詳見(jiàn)圖四面板示意圖。

A．LJD-B/C主機(jī)前面板各功能鍵說(shuō)明

圖  四LJD-B/C主機(jī)前面板和外形示意圖

1．工作頻段選擇/數(shù)字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(shù)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(shù)字鍵2。

3．Q值量程遞減（手動(dòng)方式時(shí)有效）/數(shù)字3按鍵；先按12鍵后，再按此鍵，功能為數(shù)字鍵3。

4．Q值量程遞增（手動(dòng)方式時(shí)有效）/數(shù)字4按鍵；先按12鍵后，再按此鍵，功能為數(shù)字鍵4。

5．諧振點(diǎn)頻率搜索/數(shù)字5按鍵，按此鍵顯示屏第四行左部出現(xiàn)SWEEP時(shí)，表示儀器正工作在頻率自動(dòng)搜索被測(cè)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(shù)字鍵5。

6．LJD-B主機(jī)：數(shù)字6按鍵，先按12鍵后有效；

LJD-C主機(jī)：諧振點(diǎn)電容搜索/數(shù)字6按鍵，按此鍵后，電容指示不斷在變化，步進(jìn)馬達(dá)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(cè)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(shù)字鍵6。

7．Q值合格范圍比較值設(shè)定/數(shù)字7按鍵，按此鍵后，顯示屏第三行右部出現(xiàn)COMP字符，當(dāng)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(shè)置Q值合格范圍詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)后頁(yè)。先按12鍵后,再按此鍵，功能為數(shù)字鍵7。

8．Q值量程自動(dòng)/手動(dòng)控制方式選擇/數(shù)字8按鍵，按此鍵后，顯示屏第四行左部出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的指示：AUTO（自動(dòng)），MAN（手動(dòng)）；先按12鍵后,再按此鍵，功能為數(shù)字鍵8。

9．Ct大電容直接測(cè)量/數(shù)字9（先按12鍵后有效）按鍵。

10．Lt殘余電感扣除/數(shù)字0(先按12鍵后有效) 按鍵。

11．介質(zhì)損耗系數(shù)測(cè)量/小數(shù)點(diǎn)(先按12鍵后有效) 按鍵。

12．頻率/電容設(shè)置按鍵，*次按下（頻率指示數(shù)在閃爍）為頻率數(shù)輸入，單位為MHz。例：要輸入79.5MHz，按一次此鍵，頻率

指示數(shù)在閃爍，然后輸入79.5，再按一下此鍵完成設(shè)置。第二次按下（電容指示數(shù)在閃爍）為電容數(shù)輸入，數(shù)輸入要滿4位。例：要輸入79.5P，按二次此鍵，電容指示數(shù)在閃爍，然后輸入0795，有效數(shù)后為0的，可以不輸入0，直接再按一下此鍵完成設(shè)置。

13．頻率調(diào)諧數(shù)碼開(kāi)關(guān)。

14．LJD-B主機(jī)： 主調(diào)電容調(diào)諧（長(zhǎng)壽命調(diào)諧慢轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)）；

   LJD-C主機(jī)：主調(diào)電容調(diào)諧數(shù)碼開(kāi)關(guān)。

15．電源開(kāi)關(guān)。

16．液晶顯示屏。

17．測(cè)試回路接線柱：LJD-B主機(jī)左邊兩個(gè)為電感接入端，右邊兩個(gè)為外接電容接入端；LJD-C主機(jī)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(cè)試范圍所對(duì)應(yīng)頻率范圍表。

B．后面板各功能鍵說(shuō)明

圖五  LJD-B/C主機(jī)后面板示意圖

1．～220V電源輸入三芯插座，內(nèi)含保險(xiǎn)絲0.5A／220V；

2．信號(hào)源工作頻率監(jiān)測(cè)輸出端（阻抗1kΩ）。

五、使用方法

LJD-B/C主機(jī)是多用途的阻抗測(cè)量?jī)x器，為了提高測(cè)量精度，除了使Q表測(cè)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(cè)試方法和殘余參數(shù)修正方法。

1．測(cè)試注意事項(xiàng)

a．本儀器應(yīng)水平安放；

b．如果你需要較精確地測(cè)量，請(qǐng)接通電源后，預(yù)熱30分鐘；

c．調(diào)節(jié)主調(diào)電容或主調(diào)電容數(shù)碼開(kāi)關(guān)時(shí)，當(dāng)接近諧振點(diǎn)時(shí)請(qǐng)緩調(diào)；

d．被測(cè)件和測(cè)試電路接線柱間的接線應(yīng)盡量短，足夠粗，并應(yīng)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；

e．被測(cè)件不要直接擱在機(jī)蓋頂部，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(yīng)影響造成測(cè)量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應(yīng)連接在低電位端的接線柱。

2．高頻線圈的Q值測(cè)量（基本測(cè)量法）

  A．直接法

  a．將被測(cè)線圈接在“LX”接線柱上；

  b．按照測(cè)試要求，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率；

  c．先調(diào)調(diào)諧電容器到諧振點(diǎn)，即Q表讀數(shù)達(dá)大，此讀數(shù)即為被測(cè)電感的有效Q值(Qe)，若需得到被測(cè)電感的真實(shí)Q值（QT），則應(yīng)先測(cè)出線圈分布電容C0，然后照下式修正

C1是調(diào)諧電容器諧振時(shí)讀數(shù)，如諧振時(shí)C1的讀數(shù)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(dāng)Q值量程選擇自動(dòng)切換時(shí)，在調(diào)諧時(shí)，如遇量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，應(yīng)停頓一下，待Q值穩(wěn)定后，根據(jù)讀數(shù)值變大或變小，確定繼續(xù)調(diào)節(jié)電容的方向。

B．變?nèi)莘?/span>

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

b．調(diào)節(jié)主調(diào)電容數(shù)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(shù)的差數(shù)ΔC，

倘要得到精確結(jié)果，則線圈的分布電容應(yīng)加在C1之內(nèi)，并應(yīng)使主調(diào)電容作多次偏調(diào)，然后取其平均讀數(shù)。

測(cè)Q值較高的線圈時(shí)，Q值下降到0.707 Q1時(shí)，電容偏調(diào)很小，讀數(shù)誤差較大，這時(shí)可將主電容作較大偏調(diào)(10％以內(nèi))，記下偏調(diào)數(shù)ΔC和偏調(diào)后的Q值讀數(shù)Q2，這時(shí)Q值表達(dá)式為：

C. 變頻法

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

b．改變信號(hào)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(shù)差值Δf，這時(shí)回路的真實(shí)QT為：

考慮到線圈的分布電容時(shí)，線圈的有效Q值為：

    變頻法測(cè)量Q值一般表達(dá)式為(未考慮分布電容)：

注：Δf是頻率偏調(diào)數(shù)，Q1為諧振時(shí)Q表讀數(shù)，Q2是偏調(diào)后Q表讀數(shù)。

3．高頻線圈電感值的測(cè)量

a．將被測(cè)線圈接在“LX”接線柱上，接觸要良好。

b．將調(diào)諧電容的電容值，調(diào)至大容量的50％處。

c．然后，按頻率搜索鍵，找到諧振點(diǎn)；再微調(diào)頻率或調(diào)諧電容，

使Q指示值大。此時(shí)液晶屏上顯示的電感值即是有效電感值Le，如要得到真實(shí)電感值（LT），必須先測(cè)得電感分布電容量C0，如分布電容較小且已知的話，在調(diào)到諧振點(diǎn)后，記下主調(diào)電容C1，然后再將主調(diào)電容量調(diào)在“C1+C0”值上，這時(shí)指示的電感讀數(shù)，就是所求真實(shí)電感值，也可按以下公式計(jì)算求得：

d．被測(cè)電感小于1μH時(shí)，按上法測(cè)得電感值還應(yīng)減去儀器中測(cè)試回路本身殘余電感“L0”（LJD-B主機(jī)：L0約25nH，LJD-C主機(jī)：L0約7nH）。

 e．使用儀器自身殘余電感和測(cè)試引線電感的扣除功能提高測(cè)量精度

（1）在電感測(cè)試時(shí)，如果你使用夾子線來(lái)連接被測(cè)試的電感時(shí)，可先將夾子線對(duì)接短路，如圖六；如使用貼片測(cè)試夾具時(shí)，可先將測(cè)試夾具兩連接片之間對(duì)接短路，如圖七。

（2）將可變電容器電容值調(diào)節(jié)到中間位置（200-300pF），按下儀器面板的頻率搜索鍵，儀器自動(dòng)找到一個(gè)諧振點(diǎn)，再微調(diào)頻率使Q指示值大。此時(shí)顯示的電感值即是儀器自身殘余電感和測(cè)試引線電感值，如圖八中的Ｌ指示值。