ZJD-C型塑料橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀

一、塑料橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀工作特性

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：

頻率范圍（100kHz～10MHz）；頻率范圍（10MHz～160MHz）：

固有誤差：≤5％±滿度值的2%；固有誤差：≤6％±滿度值的2%；

工作誤差：≤7％±滿度值的2%；工作誤差：≤8％±滿度值的2%；

2．電感測(cè)量范圍：4.5nH~7.9mH；

3．電容測(cè)量：1~205

主電容調(diào)節(jié)范圍：18～220pF；

準(zhǔn)確度：150pF以下±1.5pF；150pF以上±1%；

注：大于直接測(cè)量范圍的電容測(cè)量見(jiàn)后頁(yè)使用說(shuō)明

4．信號(hào)源頻率覆蓋范圍

頻率范圍CH1:0.1～0.999999MHz, CH2: 1～9.99999MHz,

CH3:10～99.9999MHz, CH1 :100～160MHz,

5.Q合格指示預(yù)置功能:預(yù)置范圍：5～1000。

6．-B測(cè)試儀正常工作條件

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：（l×b×h）mm：380×132×280。

二、工作原理

1．“Q”的定義

ZJD-C測(cè)試儀是根據(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

在圖（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。

-B測(cè)試儀就是按上述原理設(shè)計(jì)的。

2．-B測(cè)試儀整機(jī)工作原理（見(jiàn)圖二）

圖  二

ZJD-C型介電常數(shù)測(cè)試儀的工作原理框圖如圖二所示。它以ATM128單片計(jì)算機(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。

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。  

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、，都顯示液晶屏上，如圖三所示。

圖  三

整個(gè)顯示屏共分為四行

*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 

三、結(jié)構(gòu)特性

ZJD-C測(cè)試儀采用了較低的臺(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。見(jiàn)圖四面板示意圖。 

A．前面板各功能鍵說(shuō)明：

四  ZJD-C測(cè)試儀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(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值低一檔量程選擇（手動(dòng)方式時(shí)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(dòng)方式時(shí)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(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．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(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/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/8按鍵，按此鍵后，顯示屏第四行左部出現(xiàn)D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．?dāng)?shù)字鍵9，先按12鍵后有效。

10．數(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，*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(kāi)關(guān)。

14．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，AS28563A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  ZJD-C測(cè)試儀后面板示意圖

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）。

四、使用方法

高頻ZJD-C測(cè)試儀是多用途的阻抗測(cè)量?jī)x器，為了提高測(cè)量精度，除了使-B測(cè)試儀測(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。

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．選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l段和工作頻率；

c．先調(diào)調(diào)諧電容器到諧振點(diǎn)，即ZJD-C測(cè)試儀讀數(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)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(未考慮分布電容)：

注：Δf是頻率偏調(diào)數(shù)，Q1為諧振時(shí)-B測(cè)試儀讀數(shù)，Q2是偏調(diào)后-B測(cè)試儀讀數(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．根據(jù)線圈大約電感值，按所需選一個(gè)合適的頻率以保證能諧振；

c．如要得到真實(shí)電感數(shù)(LT)，必須先測(cè)得電感分布電容量C0，如分布電容較小的話，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)度盤的電感讀數(shù)乘以對(duì)應(yīng)的倍數(shù)，就是所求真實(shí)電感讀數(shù)，也可按以下公式計(jì)算求得：

f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)試回路本身剩余電感“L0”(QBG-3D L0=26nH)。

4．高頻線圈分布電容C0的測(cè)量

A．倍頻率法

如線圈的分布電容較大，可用此法作近似測(cè)試。

將被測(cè)線圈按在“Lx”接線柱上，調(diào)調(diào)諧電容器到大電容數(shù)值，調(diào)訊號(hào)源頻率到諧振，令諧振時(shí)頻率和指示調(diào)諧電容分別是f1和C1。然后將訊號(hào)源頻率調(diào)到f2(f2=n f1)，再調(diào)電容器度盤到諧振點(diǎn)，此時(shí)電容讀數(shù)為C2，根據(jù)下式即可求出分布電容量(測(cè)量時(shí)微調(diào)電容到零)。

如取n=2，則為：C0=（C1－4C2）/ 3

若取不同C1進(jìn)行多次測(cè)量后取一個(gè)平均值，則測(cè)試結(jié)果將較為準(zhǔn)確。

B．自然頻率法(此法可獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果)

a．將被測(cè)線圈接在“Lx”接線柱上；

b．將微調(diào)電容器度盤調(diào)至零，調(diào)諧電容器度盤調(diào)到大電容值C1； 

c．調(diào)訊號(hào)源頻率，使回路諧振，該頻率為f1；

d．取下被測(cè)線圈，換上一個(gè)能在調(diào)諧電容器調(diào)節(jié)范圍內(nèi)和十倍于f1頻率諧振的電感；

e．訊號(hào)源調(diào)到10 f1位置，調(diào)節(jié)調(diào)諧電容器到諧振點(diǎn)；

f．將被測(cè)線圈接在"Cx”兩端，調(diào)節(jié)調(diào)諧電容器達(dá)諧振，此時(shí)視電容讀數(shù)是增加還是減小。若增加，則應(yīng)將振蕩器頻率調(diào)高些，若減小，則頻率調(diào)低些。

g．再取下被測(cè)線圈，調(diào)節(jié)主調(diào)電容達(dá)到諧振；

h．重復(fù)步驟“f”、“g”直到某一頻率，被測(cè)線圈接上“Cx”兩端和不接上均不改變諧振點(diǎn)，這一頻率即為被測(cè)線圈的自然諧振頻率f2，它的C0數(shù)值為：

C0=C1 (f1／f2)2

注：測(cè)量中所需輔助線圈可由LKI-l電感組提供便利。

5．電容器容量的測(cè)量

A. 在測(cè)量范圍內(nèi)的小于主調(diào)電容量的電容器的測(cè)量

a．選一個(gè)適當(dāng)?shù)闹C振電感接到“Lx”的兩端；

被測(cè)電容的有效電容為 Cx= C1－C2

電容器損耗角正切為

電容器的有效并聯(lián)電阻為

C0為回路諧振電感的自身電容。

B．大于調(diào)諧電容量的電容器用可替代法測(cè)量

a. 取一只適當(dāng)容量的標(biāo)準(zhǔn)電容量，其容量為C3，將它接在“Cx”接線柱上。

b．按5A／a-c各測(cè)試步驟；

c．取下標(biāo)準(zhǔn)電容器，將被測(cè)電容接到"Cx”接線柱，調(diào)節(jié)調(diào)諧電容器到諧振，此時(shí)主調(diào)電容量讀數(shù)為C2，則Cx可由下式

得到：Cx=C3+ C1－C2

6．Q合格范圍預(yù)置功能使用

Q合格范圍預(yù)置功能特別適用于工廠需大批量測(cè)試某同一規(guī)格元件的Q值，當(dāng)該元件Q值超過(guò)某一給定值或在一定范圍內(nèi)即為合格，這時(shí)液晶顯示屏顯示“OK”，儀器同時(shí)嗚叫提醒，這樣可減輕工人視力疲勞，同時(shí)大大加快了測(cè)試速度。

Q合格范圍預(yù)置的步驟（例150-170）：

a．選擇要求的測(cè)試頻率；

b．用一只合格元件或一只輔助線圈調(diào)諧主調(diào)電容，使Q值讀數(shù)指示在所需預(yù)置Q值位置上；例150，按一下Q值設(shè)置鍵，使顯示屏第三行顯示“COMP OK”，同時(shí)儀器發(fā)出嗚叫聲，Q值大于150值，液晶屏第三行顯示“COMP ¹⁵⁰”。

c．再調(diào)諧主調(diào)電容，使Q值讀數(shù)指示在所需預(yù)置Q值位置上；例170，再按一下Q值設(shè)置鍵，液晶屏第三行顯示“COMP ₁₇₀¹⁵⁰”，此時(shí)Q合格范圍預(yù)置功能的設(shè)置就結(jié)束了。

7．諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)搜索功能的使用

如果你對(duì)電感元件無(wú)法確定它的數(shù)值時(shí)，你就可用該功能來(lái)幫你尋找出它的諧振頻率點(diǎn)。步驟如下：

a．把元件接以接線柱上；

如果臨時(shí)要退出搜索狀態(tài)，可再按一次搜索鍵，儀器會(huì)退出搜索操作。

8．諧振點(diǎn)電容自動(dòng)搜索功能的使用

如果你想在已知的頻率找出被測(cè)量器件的諧振頻率點(diǎn)時(shí)，你就可用該功能來(lái)幫你尋找出它的諧振點(diǎn)。步驟如下：

a．把元件接以接線柱上；

b．頻率設(shè)置為所需的頻率；

c．按一下電容搜索按鍵，儀器就進(jìn)入電容搜索狀態(tài)，顯示屏左下部顯示“CSWEEP”，

9．頻率調(diào)諧開(kāi)關(guān)的使用。

ZJD-C的頻率調(diào)諧采用了數(shù)碼開(kāi)關(guān)，它能辨別使用者的要求，來(lái)調(diào)節(jié)頻率變化的速率(頻率變化值／檔)，在你快速調(diào)節(jié)該開(kāi)關(guān)時(shí)，頻率變化速率也加快。當(dāng)你緩慢調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)時(shí)，頻率變化速率也慢下來(lái)。因此在調(diào)諧時(shí)接近所需的頻率時(shí)，應(yīng)放緩調(diào)節(jié)速度。當(dāng)你調(diào)節(jié)的頻率超出工作頻段的頻率時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)選擇低一個(gè)或高一個(gè)頻段工作。

五、維修

1．使用和保養(yǎng)

高頻ZJD-C測(cè)試儀是比較精密的阻抗測(cè)量?jī)x器，在合理使用和注意保養(yǎng)情況下，才能保證*穩(wěn)定和較高的測(cè)試精度。

a．熟悉本說(shuō)明書，正確地使用儀器；

b．使儀器經(jīng)常保持清潔、干燥；

c．本儀器保用期為18個(gè)月，如發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障或失去準(zhǔn)確度，可以原封送回本廠，免費(fèi)修理。

附表一  LKI-2電感組，ZJD-C選配電感

六、產(chǎn)品的交收檢驗(yàn)

1．檢驗(yàn)環(huán)境要求

a．環(huán)境溫度：20℃±2℃  相對(duì)濕度<50％；

3．Q值指示檢驗(yàn)

4．調(diào)諧電容器準(zhǔn)確度檢驗(yàn)

a. 測(cè)試時(shí)如發(fā)現(xiàn)干擾，應(yīng)斷開(kāi)內(nèi)部信號(hào)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；

圖  六

c．電容測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)

測(cè)試范圍：10-550pF、±5pF；

測(cè)試精度：10-550pF±0.1％、±5pF±0.05pF；

d．調(diào)諧電容器刻度盤上指示值與電容測(cè)試儀指示值之間誤差應(yīng)符合二.3.條規(guī)定。

5．頻率指示誤差檢驗(yàn)

a．設(shè)備連接如圖七所示

圖  七

b．從后面板的頻率監(jiān)測(cè)端用BNC電纜連至頻率計(jì)數(shù)器輸入端；

c．頻率計(jì)數(shù)器技術(shù)要求

測(cè)量范圍：10Hz-1000MHz；

測(cè)量誤差：<1×10^-6；

測(cè)量靈敏度：<30mV；

d．測(cè)試線要求：高頻電纜$YV-50-3；

e．-B測(cè)試儀頻率指示值與頻率計(jì)數(shù)器讀數(shù)值間的誤差應(yīng)符合二.4.條規(guī)定。

附：貼片元件測(cè)試夾具使用　
一、工作特性
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：
頻率范圍（100kHz～10MHz）；頻率范圍（10MHz～160MHz）：
固有誤差：≤5％±滿度值的2％；固有誤差：≤6％±滿度值的2％；
工作誤差：≤7％±滿度值的2％；工作誤差：≤8％±滿度值的2％；
2．電感測(cè)量范圍：4.5nH~7.9mH；
3．電容測(cè)量：1~205
主電容調(diào)節(jié)范圍：18～220pF；
準(zhǔn)確度：150pF以下±1.5pF；150pF以上±1％；
北京航天縱橫檢測(cè)儀器有限公司
注：大于直接測(cè)量范圍的電容測(cè)量見(jiàn)后頁(yè)使用說(shuō)明
4．信號(hào)源頻率覆蓋范圍
頻率范圍CH1:0.1～0.999999MHz, CH2: 1～9.99999MHz,
CH3:10～99.9999MHz, CH1 :100～160MHz,
5.Q合格指示預(yù)置功能:預(yù)置范圍：5～1000。
6．-B測(cè)試儀正常工作條件
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：（l×b×h）mm：380×132×280。
二、工作原理
1．“Q”的定義
ZJD-C測(cè)試儀是根據(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。