LJD-C型介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測(cè)試儀

一、 概述

1.1產(chǎn)品特點(diǎn)

　　介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀能在較高的測(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。

    介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀是北京中航鼎力儀器設(shè)備有限公司新研制的產(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)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。測(cè)試儀主電容調(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。。介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測(cè)試儀的電容、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(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。介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀*的諧振點(diǎn)頻率自動(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、 結(jié)構(gòu)特征與工作原理

1、系統(tǒng)組成

　　介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀由S916測(cè)試裝置（夾具）、LJD-C型高頻Q表、數(shù)據(jù)采集和tanδ自動(dòng)測(cè)量控件（裝入LJD-C)、及LKI-1型電感器組成，它依據(jù)國標(biāo)GB/T 1409-2006、美標(biāo)ASTM D150以及電工委員會(huì)IEC60250的規(guī)定設(shè)計(jì)制作。系統(tǒng)提供了絕緣材料的高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)自動(dòng)測(cè)量的jia解決方案。

1. 基于串聯(lián)諧振原理的《LJD-C高頻Q表》是測(cè)試系統(tǒng)的二次儀表，其數(shù)碼化主調(diào)電容器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)代表了行業(yè)的高成就，隨之帶來了頻率、電容雙掃描(LJD-C)的全新搜索功能。該表具有先進(jìn)的人機(jī)界面，采用LCD液晶屏顯示各測(cè)量因子：Q值、電感L、主調(diào)電容器C、測(cè)試頻率F、諧振趨勢(shì)指針等。高頻信源采用直接數(shù)字合成,測(cè)試頻率100KHz-160MH，頻率精度高達(dá)1×10-6。國標(biāo)GB/T 1409-2006規(guī)定了用Q表法來測(cè)定電工材料高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)，把被測(cè)材料作為平板電容的介質(zhì)，與輔助電感等構(gòu)成串聯(lián)諧振因子引入Q表的測(cè)試回路，以獲取高的測(cè)試靈敏度。因而Q表法的測(cè)試結(jié)果更真實(shí)地反映了介質(zhì)在高頻工作狀態(tài)下的特征。

2、《AS916介質(zhì)損耗裝置》(測(cè)試夾具)是測(cè)試系統(tǒng)的核心檢測(cè)部件，它由一個(gè)LCD數(shù)字顯示的微測(cè)量裝置和一對(duì)經(jīng)精密加工的、間距可調(diào)的平板電容器極片組成。平板電容器極片用于夾持被測(cè)材料樣品，微測(cè)量裝置則顯示被測(cè)材料樣品的厚度。通過被測(cè)材料樣品放進(jìn)平板電容器和不放進(jìn)樣品時(shí)的Q值變化的量化，測(cè)得絕緣材料的損耗角正切值。從平板電容器平板間距的讀值變化則可換算得到絕緣材料介電常數(shù)。AS916介質(zhì)損耗測(cè)試裝置是本公司新研制的更新?lián)Q代產(chǎn)品，精密的加工設(shè)計(jì)、精確的LCD數(shù)字讀出、一鍵式清零功能，克服了機(jī)械刻度讀數(shù)誤差和圓筒形電

容裝置不可避免的測(cè)量誤差。

3、一個(gè)高品質(zhì)因數(shù)（Q)的電感器是測(cè)量系統(tǒng)*的輔助工具，關(guān)乎測(cè)試的靈敏度和精度，在系統(tǒng)中它與平板電容（AS916）構(gòu)成了基于串聯(lián)諧振的測(cè)試回路。本系統(tǒng)推薦的電感器為LKI-1電感組，共由9個(gè)高性能電感器組成，以適配不同的檢測(cè)頻率。

4、數(shù)據(jù)采集和tanδ自動(dòng)測(cè)量控件（裝入AS2853A)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的微處理化，tanδ 測(cè)量結(jié)果的獲得無須繁瑣的人工處理，因而提高了數(shù)據(jù)的精確度和測(cè)量的同一性，是人工讀值和人工計(jì)算的。

三、主要技術(shù)特性及配置

主要配置

一．LJD-C（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；

固有誤差        ≤5％±滿度值的2％；

工作誤差        ≤7％±滿度值的2％；

頻率范圍          10MHz～160MHz；

固有誤差         ≤6％±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～140mH

（3）電容測(cè)量：18~240pF

項(xiàng)    目

 直接測(cè)量范圍                     1～460pF

 主電容調(diào)節(jié)范圍                 30～500pF

準(zhǔn) 確 度              150pF以下±1pF；

150pF以上±1％

（4）信號(hào)源頻率覆蓋范圍

項(xiàng)     目

頻率范圍                  100kHz～160MHz

頻率分段（虛擬）          0.1～0.999999MHz

1～9.99999MHz

10～99.9999MHz

100～160MHz

頻率指示誤差              3×10-5±1個(gè)字

（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。

二.AS916測(cè)試夾具

平板電容極片Φ50mm/Φ38mm可選頻率范圍

100KHz-160MHz

間距可調(diào)范圍≥15mm頻率指示誤差

3×10-5±1個(gè)字

夾具插頭間距25mm±0.01mm主電容調(diào)節(jié)范圍

18-240pF

測(cè)微桿分辨率0.001mm主調(diào)電容誤差

<1%或1pF

夾具損耗角正切值≦4×10-4 （1MHz)Q測(cè)試范圍2～1023

四、標(biāo)準(zhǔn)電感

 LJD系列介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀

介電常數(shù)及介質(zhì)損耗主機(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，詳細(xì)請(qǐng)見以下圖1/2兩款主機(jī)：

A．介電常數(shù)及介質(zhì)損耗主機(jī)前面板各功能鍵說明

主機(jī)1：（LJD-B）

主機(jī)2：（LJD-C）

介電常數(shù)及介質(zhì)損耗主機(jī)前面板和外形示意圖(1.2)

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. 主機(jī)1：工作頻段選擇/1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1。

主機(jī)2：介電常數(shù)直讀功能/2按鍵，按一次顯示為D2，再按一次切換至D4，后按一次顯示介電常數(shù)值；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．?dāng)?shù)字6按鍵，直接按是電容自動(dòng)搜索，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(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：

主機(jī)1：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，再按一下此鍵完成設(shè)置。(沒有電容設(shè)置功能)

主機(jī)2：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)碼開關(guān)。

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

15．電源開關(guān)。

16．液晶顯示屏。

17．測(cè)試回路接線柱：

主機(jī)1：左邊兩個(gè)為電感接入端，右邊兩個(gè)為外接電容接入端；

主機(jī)2：上邊兩個(gè)為電感接入端，下邊兩個(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．后面板各功能鍵說明

介電常數(shù)及介質(zhì)損耗主機(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）。

• 主機(jī)，電感，平板電容器鏈接方式

LJD-B 主機(jī)1：

LJD-C 主機(jī)2

LJD系列介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀

LJD系列介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測(cè)試系統(tǒng)使用方法 

一 手動(dòng)介電常數(shù)測(cè)試方法與步驟

1. 測(cè)試前主機(jī)建議預(yù)熱30分鐘

2. 把S916測(cè)試夾具裝置上的插頭插入到主機(jī)測(cè)試回路的“電容”兩個(gè)端子上。

3. 在主機(jī)電感端子上插上和測(cè)試頻率相適應(yīng)的高Q值電感線圈（本公司 主機(jī)配套使用的LKI-1電感組能滿足要求），如：1MHz 時(shí)電感取100uH，15MHz時(shí)電感取1.5uH。

4. 被測(cè)樣品要求為圓形，直徑50.4--52mm/38.4--40mm，這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場(chǎng)引起的誤差的有效辦法。樣品厚度可在1--5mm之間(當(dāng)材料介電大于6的情況下建議材料≥2mm)，樣品太薄或太厚就會(huì)使測(cè)試精度下降，樣品要盡可能平整。（小于0.5mm的樣品測(cè)試，請(qǐng)參考附錄三，疊加測(cè)試法）

5. 調(diào)節(jié)S916測(cè)試夾具的測(cè)微桿，使S916測(cè)試夾具的平板電容極片相接為止，按ZERO 清零按鍵，初始值設(shè)置為0。

• 再松開兩片極片，把被測(cè)樣品夾入平板電容上下極片之間，調(diào)節(jié)S916測(cè)試夾具的測(cè)微桿，直到平板電容極片夾住樣品止（注意調(diào)節(jié)時(shí)要用S916測(cè)試夾具的測(cè)微桿，以免夾得過緊或過松），這時(shí)能讀取的測(cè)試裝置液晶顯示屏上的數(shù)值，既是樣品的厚度D₂。改變主機(jī)上的主調(diào)電容容量（旋轉(zhuǎn)主調(diào)電容旋鈕改變主調(diào)電容電容量），使主機(jī)處于諧振點(diǎn)（Q值大值）上。
• 取出S916測(cè)試夾具中的樣品，這時(shí)主機(jī)又失去諧振（Q值變?。?，此時(shí)調(diào)節(jié)S916測(cè)試夾具的測(cè)微桿，使主機(jī)再回到諧振點(diǎn)（Q值大值）上，讀取測(cè)試裝置液晶顯示屏上的數(shù)值記為D_4.
• 計(jì)算被測(cè)樣品的介電常數(shù):

     Σ＝D₂ / D₄

二 自動(dòng)介電常數(shù)測(cè)試方法與步驟(需選配自動(dòng)測(cè)試軟件模塊)

1. 自動(dòng)介電常數(shù)測(cè)試時(shí)，基本步驟同手動(dòng)一樣，只是主機(jī)支持通過數(shù)據(jù)模塊記錄S916測(cè)試夾具的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)計(jì)算出介電常數(shù)。

2. 使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換連接線,連接S916數(shù)據(jù)傳輸接口和介電常數(shù)測(cè)試主機(jī)背板上的四芯插座.（見下圖）