LJD-B高頻介電常數介質(zhì)損耗測試儀

一、LJD-B高頻介電常數介質(zhì)損耗測試儀介電常數介質(zhì)損耗測試儀概述

LJD-B主機和LJD-C主機主要區別

    LJD-B/C主機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，電工材料的高頻介電常數和介質(zhì)損耗因數，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。該儀器廣泛地用于科研機關(guān)、學(xué)校、工廠(chǎng)等單位。

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

70MHz/110MHz /160MHz，信號源具有信號失真小、頻率精確、信號幅度穩定的優(yōu)點(diǎn)，更保證了測量精度的精確性。LJD-B主機主電容調節用傳感器感應，電容讀數精確,且頻率值可設置。LJD-C主機主電容調節用步進(jìn)馬達控制，電容讀數更加精確,頻率值和電容值均可設置。LJD-B/C主機電容、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，大大擴展了電感和電容的測量范圍，而不再是固定的幾個(gè)頻率下才能測出電感值的大小。LJD-B/C主機的諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)搜索或LJD-C主機有的電容自動(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、LJD-B高頻介電常數介質(zhì)損耗測試儀?介電常數介質(zhì)損耗測試儀工作特性

   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

2．電感測量范圍

3．電容測量

   注：大于直接測量范圍的電容測量見(jiàn)使用方法。

   4．信號源頻率覆蓋范圍

5．Q合格指示預置功能：預置范圍：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。

或   …………………………… (1)

圖（一）所示的串聯(lián)諧振電路中，所加的信號電壓為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計的。

    2．LJD-B/C主機整機工作原理（見(jiàn)圖二）

圖二

LJD-B/C主機的工作原理框圖如圖二所示。它以ATM128單片機作為控制核心，實(shí)現對各種功能的控制。DDS數字直接合成信號源為Q值測量提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的高頻信號。信號源輸出一路送到程控衰減器和自動(dòng)穩幅放大控制單元，該單元根據CPU的指令對信號衰減后送往信號激勵放大器，同時(shí)對信號檢波后送出一直流控制信號到壓控信號源實(shí)現自動(dòng)穩幅。信號激勵部分輸出送到一個(gè)寬帶分壓器，由分壓器饋給測試調諧回路一個(gè)恒定幅度的信號。當測試回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，在調諧電容CT兩端的信號幅度將是分壓器提供的信號幅度Q倍。在CT兩端取得的調諧信號被信號放大單元適當放大后送到檢波和數字取樣單元，檢波后送到控制中心CPU去進(jìn)行數據處理。

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

LJD-C主機調諧電容有步進(jìn)馬達帶動(dòng)，根據不同電容值由CPU計算脈沖數去控制馬達。電容值可預置并可電容搜索。 

LJD-B/C主機工作頻率值、頻段、主調電容器值、諧振電感值、Q值、Q值比較設置狀態(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  信號源頻率指示，共6位；

        右邊  信號源虛擬頻段指示（1-4）。

第二行：左邊  調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值調諧光帶指示。

四、結構特性

    LJD-B/C主機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，詳見(jiàn)圖四面板示意圖。

A．LJD-B/C主機前面板各功能鍵說(shuō)明

圖  四LJD-B/C主機前面板和外形示意圖

1．工作頻段選擇/數字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值量程遞減（手動(dòng)方式時(shí)有效）/數字3按鍵；先按12鍵后，再按此鍵，功能為數字鍵3。

4．Q值量程遞增（手動(dòng)方式時(shí)有效）/數字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/數字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．LJD-B主機：數字6按鍵，先按12鍵后有效；

LJD-C主機：諧振點(diǎn)電容搜索/數字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/數字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/數字8按鍵，按此鍵后，顯示屏第四行左部出現對應的指示：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．Ct大電容直接測量/數字9（先按12鍵后有效）按鍵。

10．Lt殘余電感扣除/數字0(先按12鍵后有效) 按鍵。

11．介質(zhì)損耗系數測量/小數點(diǎn)(先按12鍵后有效) 按鍵。

12．頻率/電容設置按鍵，*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，再按一下此鍵完成設置。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，有效數后為0的，可以不輸入0，直接再按一下此鍵完成設置。

13．頻率調諧數碼開(kāi)關(guān)。

14．LJD-B主機： 主調電容調諧（長(cháng)壽命調諧慢轉結構）；

   LJD-C主機：主調電容調諧數碼開(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：LJD-B主機左邊兩個(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-B/C主機后面板示意圖

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

LJD-B/C主機是多用途的阻抗測量?jì)x器，為了提高測量精度，除了使Q表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．如果你需要較精確地測量，請接通電源后，預熱30分鐘；

c．調節主調電容或主調電容數碼開(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機蓋頂部，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．按照測試要求，選擇適當的工作頻率；

  c．先調調諧電容器到諧振點(diǎn)，即Q表讀數達大，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，確定繼續調節電容的方向。

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，

倘要得到精確結果，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)?，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值一般表達式為(未考慮分布電容)：

注：Δf是頻率偏調數，Q1為諧振時(shí)Q表讀數，Q2是偏調后Q表讀數。

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．將調諧電容的電容值，調至大容量的50％處。

c．然后，按頻率搜索鍵，找到諧振點(diǎn)；再微調頻率或調諧電容，

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），必須先測得電感分布電容量C0，如分布電容較小且已知的話(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)指示的電感讀數，就是所求真實(shí)電感值，也可按以下公式計算求得：

d．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殘余電感“L0”（LJD-B主機：L0約25nH，LJD-C主機：L0約7nH）。

 e．使用儀器自身殘余電感和測試引線(xiàn)電感的扣除功能提高測量精度

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

（2）將可變電容器電容值調節到中間位置（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試引線(xiàn)電感值，如圖八中的Ｌ指示值。