介電常數介質損耗因數測量儀

介電常數介質損耗因數測量儀主要特點：
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氧樹脂組成的, 玻纖介電常數為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,。

主要技術特性：
介質損耗和介電常數是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷，還有復合材料等的一項重要的物理性質，通過測定介質損耗角正切tanδ及介電常數（ε），可進一步了解影響介質損耗和介電常數的各種因素，為提高材料的性能提供依據；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。它以單片計算機作為儀器的控制，測量核心采用了頻率數字鎖定，標準頻率測試點自動設定，諧振點自動搜索，Q值量程自動轉換，數值顯示等新技術，改進了調諧回路，使得調諧測試回路的殘余電感減至zei低，并保留了原Q表中自動穩幅等技術，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損耗，高頻回路有效并聯及串聯電阻，傳輸線的特性阻抗等。

介電常數介質損耗因數測量儀主要技術特性：

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

主電容調節范圍:      18 ～ 220pF

主電容調節準確度:    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，最好采用穩壓電源，以保證測試條件的穩定。

2．開機預熱15分鐘，使儀器恢復正常狀態后才能開始測試。

3．按部件標準制備好的陶瓷試樣，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．選擇適當的輔助線圈插入電感接線柱。根據需要選擇振蕩器頻率，調節測試電路電容器使電路諧振。假定諧振時電容為C1，品質因素為Q1。

5． 將被測樣品接在“CX”接線柱上。

6．再調節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據，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條件。

2．電壓或頻率的劇烈波動常使電橋不能達到良好的平衡，所以測定時，電壓和頻率要求穩定，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，應嚴格避免試樣吸潮。

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

工作原理：

1．“Q”的定義

Q表是根據串聯諧振原理設計,以諧振電壓的比值來定位Q值。

“Q”表示元件或系統的“品質因數”,其物理含義是在一個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)來說,即在測試頻率上呈現的電抗與電阻之比。

或… … … … … … … … … … … (1)

圖 一

在圖（一）所示的串聯諧振電路中,所加的信號電壓為Ui,頻率為f,在發生諧振時

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計的。

2．Q表整機工作原理（見圖二）

Q表的工作原理框圖如圖二所示。它以ATM128單片機作為控制核心,實現對各種功能的控制。DDS數字直接合成信號源為Q值測量提供了一個優質的高頻信號。信號源輸出一路送到程控衰減器和自動穩幅放大控制單元,該單元根據CPU的指令對信號衰減后送往信號激勵放大器,同時對信號檢波后送出一直流控制信號到壓控信號源實現自動穩幅。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諧回路一個恒定幅度的信號。當測試回路處于諧振狀態時,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去進行數據處理。

調諧電容帶動傳感器,不斷地將電容變化的信息送往中心控制CPU,經處理后計算出電容值,再根據頻率值計算出諧振時的頻率值。 調諧電容有步進馬達帶動,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。Q表工作頻率值,頻段,主調電容器值,諧振電感值,Q值,Q值比較設置狀態,Q值量程,手/自動狀態,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 。

第四行：左邊 Q值量程,手動/自動切換指示/調諧點自動搜索指示；

右邊上部 Q值量程范圍指示；

右邊下部 Q值調諧光帶指示。

 結構特性：

Q表采用了較低的臺式機箱,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,功能為數字鍵4。

5．諧振點頻率搜索/5按鍵,按此鍵顯示屏第四行左部出現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,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．數字鍵6,先按12鍵后有效；

諧振點電容搜索/6按鍵,按此鍵后,電容指示不斷在變化,步進馬達發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,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/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,顯示OK,並同時鳴響蜂鳴器,Q不合格時,顯示NO。設置Q值合格范圍詳細說明見后頁。先按12鍵后,再按此鍵,功能為數字鍵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D對應的指示：AUTO（自動）,MAN（手動）；先按12鍵后,再按此鍵,功能為數字鍵8。

9．數字鍵9,先按12鍵后有效。

10．數字鍵0,先按12鍵后有效。

11．小數點鍵, 先按12鍵后有效。

12．復合鍵頻率/電容按鍵,第一次按下（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,再按一下此鍵即可。第二次按下（電容指示數在閃爍）為電容數輸入,數輸入要滿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,要輸入180.5P,輸入1805,有效數后為0的,可以不輸入0直接再按一下此鍵結束輸入。

13．頻率調諧數碼開關。

14．調電容調諧（長壽命調諧慢轉結構）；

主調電容調諧數碼開關。

15．電源開關。

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頻率范圍表。

后面板各功能鍵說明