介電常數(shù)介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀

介電常數(shù)介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀主要特點(diǎn)：
空洞共振腔適用于CCL/印刷線路板，薄膜等非破壞性低介電損耗材料量測。 印電路板主要由玻纖與環(huán)氧樹脂組成的, 玻纖介電常數(shù)為5~6, 樹脂大約是3, 由于樹脂含量, 硬化程度, 溶劑殘留等因素會造成介電特性的偏差, 傳統(tǒng)測量方法樣品制作不易, 尤其是薄膜樣品（ 小于 10 mil） 量測值偏低,。

主要技術(shù)特性：
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至zei低，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)介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀主要技術(shù)特性：

Q 值測量范圍:        2 ～ 1023,量程分檔：30、100﹑300﹑1000，自動換檔或手動換檔

固有誤差:≤ 5 ％ ± 滿度值的 2 ％（ 200kHz ～ 10MHz ）,≤6％ ± 滿度值的2％（10MHz～160MHz）

工作誤差:≤ 7 ％ ± 滿度值的 2 ％（ 200kHz ～ 10MHz ）,≤8％ ± 滿度值的2％（10MHz～160MHz）

電感測量范圍:        4.5nH ～ 140mH

電容直接測量范圍:    1 ～ 200pF

主電容調(diào)節(jié)范圍:      18 ～ 220pF

主電容調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度:    100pF 以下 ± 1pF;100pF 以上 ± 1 ％

信號源頻率覆蓋范圍:  100kHz ～ 160MHz

頻率分段（ 虛擬 ）:  100 ～ 999.999kHz, 1 ～ 9.99999MHz,10 ～ 99.9999MHz,100 ～ 160MHz

頻率指示誤差:        3 × 10 -5 ± 1 個字

實(shí)驗步驟：

1．本儀器適用于110V/220V , 50Hz+0.5Hz交流電，使用前要檢查市電電壓是否合適，最好采用穩(wěn)壓電源，以保證測試條件的穩(wěn)定。

2．開機(jī)預(yù)熱15分鐘，使儀器恢復(fù)正常狀態(tài)后才能開始測試。

3．按部件標(biāo)準(zhǔn)制備好的陶瓷試樣，兩面用燒滲法被上銀層，并分別焊上一根Φ0.8mm，30~40mm長的金屬引線。引線材料為銅，表面鍍銀并浸錫。

4．選擇適當(dāng)?shù)妮o助線圈插入電感接線柱。根據(jù)需要選擇振蕩器頻率，調(diào)節(jié)測試電路電容器使電路諧振。假定諧振時電容為C1，品質(zhì)因素為Q1。

5． 將被測樣品接在“CX”接線柱上。

6．再調(diào)節(jié)測試電路電容器使電路諧振，這時電容為C2，可以直接讀出Q2，并且Q2= Q1－△Q，。

7．用游標(biāo)卡尺量出試樣的直徑Φ和厚度d（分別在不同位置測得兩個數(shù)據(jù)，再取其平均值）。

8.方形式樣按其邊長的4倍計算Φ值

注意事項

1．圓片形試樣的尺寸（Φ=38mm+1mm，d=2mm+0.5mm）要符合公差要求，兩面燒滲銀層、浸錫及焊接引出線要符合技術(shù)條件。

2．電壓或頻率的劇烈波動常使電橋不能達(dá)到良好的平衡，所以測定時，電壓和頻率要求穩(wěn)定，電壓變動不得大于1%，頻率變動不得大于0.5%。

3．電極與試樣的接觸情況，對tanδ的測試結(jié)果有很大影響，因此燒滲銀層電極要求接觸良好、均勻，而厚度合適。

4．試樣吸濕后，測得的tanδ值增大，影響測量精度，應(yīng)嚴(yán)格避免試樣吸潮。

5．在測量過程中，注意隨時檢查電橋本體屏蔽的情況，當(dāng)電橋真正達(dá)到平衡，“本體-屏蔽”開關(guān)置于任何一邊時，檢查計光帶均應(yīng)最小，而無大變化。

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。

或… … … … … … … … … … … (1)

圖 一

在圖（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

或……… ……… ……… ………(2)

回路中電流……… …… ………… ……… …… ……(3)

故電容兩端的電壓

… … … … … … … … … … … … …(4)

即諧振時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)計的。

2．Q表整機(jī)工作原理（見圖二）

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(shí)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(shí)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。

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。 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。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,如圖三所示。

圖三

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。

 結(jié)構(gòu)特性：

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,詳見圖四面板示意圖。

A．前面板各功能鍵說明

圖 四 Q表前面板和外形示意圖

1．工作頻段選擇/1按鍵,每按一次,切換至低一個頻段工作；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,切換至高一個頻段工作；先按12鍵后,再按此鍵,功能為數(shù)字鍵2。

3．Q值低一檔量程選擇（手動方式時有效）/3按鍵；先按12鍵后,再按此鍵,功能為數(shù)字鍵3。

4．Q值高一檔量程選擇（手動方式時有效）/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/5按鍵,按此鍵顯示屏第四行左部出現(xiàn)SWEEP時,表示儀器正工作在頻率自動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(shù)字鍵5。

6．?dāng)?shù)字鍵6,先按12鍵后有效；

諧振點(diǎn)電容搜索/6按鍵,按此鍵后,電容指示不斷在變化,步進(jìn)馬達(dá)發(fā)出輕微的聲響時儀器正工作在電容自動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(shù)字鍵6。

7．Q值合格范圍比較值設(shè)定/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,顯示OK,並同時鳴響蜂鳴器,Q不合格時,顯示NO。設(shè)置Q值合格范圍詳細(xì)說明見后頁。先按12鍵后,再按此鍵,功能為數(shù)字鍵7。

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

9．?dāng)?shù)字鍵9,先按12鍵后有效。

10．?dāng)?shù)字鍵0,先按12鍵后有效。

11．小數(shù)點(diǎn)鍵, 先按12鍵后有效。

12．復(fù)合鍵頻率/電容按鍵,第一次按下（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,再按一下此鍵即可。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,要輸入180.5P,輸入1805,有效數(shù)后為0的,可以不輸入0直接再按一下此鍵結(jié)束輸入。

13．頻率調(diào)諧數(shù)碼開關(guān)。

14．調(diào)電容調(diào)諧（長壽命調(diào)諧慢轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)）；

主調(diào)電容調(diào)諧數(shù)碼開關(guān)。

15．電源開關(guān)。

16．液晶顯示屏。

17．測試回路接線柱：左邊兩個為電感接入端,右邊兩個為外接電容接入端；后邊兩個為電感接入端,前邊兩個為外接電容接入端。

18．電感測試范圍所對應(yīng)頻率范圍表。

后面板各功能鍵說明