介電常數(shù)測量儀方法概述

介質(zhì)損耗和介電常數(shù)是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷，還有復(fù)合材料等的一項重要的物理性質(zhì)，通過測定介質(zhì)損耗角正切tanδ及介電常數(shù)（ε），可進(jìn)一步了解影響介質(zhì)損耗和介電常數(shù)的各種因素，為提高材料的性能提供依據(jù)；儀器的基本原理是采用高頻諧振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗測試。它以單片計算機(jī)作為儀器的控制，測量核心采用了頻率數(shù)字鎖定，標(biāo)準(zhǔn)頻率測試點(diǎn)自動設(shè)定，諧振點(diǎn)自動搜索，Q值量程自動轉(zhuǎn)換，數(shù)值顯示等新技術(shù)，改進(jìn)了調(diào)諧回路，使得調(diào)諧測試回路的殘余電感減，并保留了原Q表中自動穩(wěn)幅等技術(shù)，使得新儀器在使用時更為方便，測量值更為精確。儀器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，傳輸線的特性阻抗等。

介電常數(shù)測量儀A/C高頻Q表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。

A/C高頻Q表是北廣精儀儀器設(shè)備有限公司最

新研制的產(chǎn)品，它以DDS數(shù)字直接合成方式產(chǎn)生信號源，頻率達(dá)

60MHz /100MHz，信號源具有信號失真小、頻率精確、信號幅度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，更保證了測量精度的精確性。A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。C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。A/C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)展了電感的測量范圍，而不再是固定的幾個頻率下才能測出電感值的大小。A/C*的諧振點(diǎn)頻率自動搜索或電容自動搜索功能，能幫助你在使用時快速地找到被測量器件的諧振點(diǎn)，自動讀出Q值和其它參數(shù)。Q值量程可手動或自動轉(zhuǎn)換。

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、自動換檔或手動換檔；

c．標(biāo)稱誤差

2．電感測量范圍

注：大于直接測量范圍的電容測量見使用方法。

4．信號源頻率覆蓋范圍

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。

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，以諧振電壓的比值來定位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振蕩周期內(nèi)貯存的能量與損耗的能量之比。對于電抗元件(電感或電容)來說，即在測試頻率上呈現(xiàn)的電抗與電阻之比。

A/C型Q表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，實現(xiàn)對各種功能的控制。DDS數(shù)字直接合成信號源為Q值測量提供了一個優(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穩(wěn)幅放大控制單元，該單元根據(jù)CPU的指令對信號衰減后送往信號激勵放大器，同時對信號檢波后送出一直流控制信號到壓控信號源實現(xiàn)自動穩(wěn)幅。信號激勵部分輸出送到一個寬帶分壓器，由分壓器饋給測試調(diào)諧回路一個恒定幅度的信號。當(dāng)測試回路處于諧振狀態(tài)時，在調(diào)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(diào)諧信號被信號放大單元適當(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。

A調(diào)諧電容帶動傳感器，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(jù)頻率值計算出諧振時的頻率值。

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

A/C型Q表工作頻率值、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

整個顯示屏共分為四行

第一行：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(diào)諧電容指示值，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/自動切換指示/調(diào)諧點(diǎn)自動搜索指示；

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

A/C型Q表采用了較低的臺式機(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

1．測試注意事項

a．本儀器應(yīng)水平安放；

b．如果你需要較精確地測量，請接通電源后，預(yù)熱30分鐘；

c．調(diào)節(jié)主調(diào)電容或主調(diào)電容數(shù)碼開關(guān)時，當(dāng)接近諧振點(diǎn)時請緩調(diào)；

d．被測件和測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值測量（基本測量法）

A．直接法

a．將被測線圈接在“Lx"接線柱上；

b．選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l段和工作頻率；

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

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

當(dāng)Q值量程選擇自動切換時，在調(diào)諧時，如遇量程自動轉(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)電容的方向。

B．變?nèi)莘?/p>

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

b．調(diào)節(jié)主調(diào)電容數(shù)碼開關(guān)，使Q值二次指示均為Q1的0.707時，記下此時兩次電容讀數(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Q值較高的線圈時，Q值下降到0.707 Q1時，電容偏調(diào)很小，讀數(shù)誤差較大，這時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，記下諧振時讀數(shù)C1和Q1以及頻率讀數(shù)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)，記下此時二次頻率讀數(shù)差值Δf，這時回路的真實QT為：

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(shè)備要預(yù)熱30分鐘以上。

2．檢驗設(shè)備要求

a. 設(shè)備應(yīng)在計量后的有效使用期內(nèi)；

b. 檢驗設(shè)備應(yīng)按儀器規(guī)定預(yù)熱。

3．Q值指示檢驗

a．檢驗設(shè)備：BQG-2標(biāo)準(zhǔn)線圈一套；

b．把標(biāo)準(zhǔn)Q值線圈接入A/C表電感接線柱上；

c．選擇標(biāo)準(zhǔn)Q值線圈所規(guī)定的檢定頻率；

d．A/C Q表的Q值讀數(shù)的相對誤差應(yīng)符合二.1.C條中的固有誤差之規(guī)定。

4．調(diào)諧電容器準(zhǔn)確度檢驗

a. 測試時如發(fā)現(xiàn)干擾，應(yīng)斷開內(nèi)部信號源；

b．設(shè)備連接如圖六所示，連接線應(yīng)盡量短，盡可能減小分布電容；

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