介電常數(shù)介質損耗測試儀

產品型號：GDAT-C

使

用

說

明

書

*（使用前請詳細閱讀使用說明書）*

北京北廣精儀儀器有限

公司

一、概述

A型高頻Q表和C型高頻Q表主要區(qū)別

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關、學校、工廠等單位。

A  /  C  高  頻  Q  表  是  北  廣  精  儀  儀  器  設  備  有  限  公  司  最新 研 制 的 產 品 ， 它 以 D D S 數(shù) 字 直 接 合 成 方 式 產 生 信 號 源 ， 頻 率 達60MHz /160MHz，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，更保證了測量精度的精確性。 A 主電容調 節(jié)用傳感器感 應， 電容讀數(shù) 精確, 且頻率值 可設置。 C 主電容調 節(jié)用步進馬達控制，電容讀數(shù)更加精確,頻率值和電容值均可設置。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，都能直接讀出電感、電容值，大大擴展了電感的測   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，自動讀出Q值和其它參數(shù)。Q值量程   可手動或自動轉換。

二、工作特性

1. Q值測量
   1. Q值測量范圍：2～1023；
   2. Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔； c．標稱誤差

2. 電感測量范圍

3. 電容測量

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合格指示預置功能：預置范圍：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。

三、工作原理

1. “Q”的定義

Q表是根據(jù)串聯(lián)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(tǒng)的“品質因數(shù)”，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(xiàn)的電抗與電阻之比。

Q表就是按上述原理設計的。2．Q表整機工作原理

A/C 型 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(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諧回路一個恒定幅度的信號。當測試回路處于諧振狀態(tài)時，在調諧電容 C_T 兩端的信號幅度將是分壓器提供的信號幅度 Q 倍。在 C_T 兩端取得的調諧信號被信號放大單元適當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 去進行數(shù)據(jù)處理。

A 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(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調諧電容有步進馬達帶動，根據(jù)不同電容值由CPU計算脈沖數(shù)去控制馬達。電容值可預置并可電   容搜索。

A/C型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(tài)、Q值量程、   手/自動狀態(tài)、頻率或電容搜索指示、Q值調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。

四、結構特性

A/C型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(shù)，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。

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

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，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. A：先按12鍵后有效；

C：按此鍵后，電容指示不斷在變化，步進馬達發(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，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. 顯示屏第三行右部出現(xiàn)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(shù)字鍵7。
8. 顯示屏第四行左部出現(xiàn)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(shù)字鍵8。 9．先按12鍵后有效。

10. 先按12鍵后有效。
11. 先按12鍵后有效。
12. 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束   輸入。
13. 頻率調諧數(shù)碼開關。
14. A：主調電容調諧（長壽命調諧慢轉結構）； C：主調電容調諧數(shù)碼開關。
15. 電源開關。
16. 液晶顯示屏。
17. 測試回路接線柱：A左邊兩個為電感接入端，右邊兩個為外接電容接入端；C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。B．后面板各功能鍵說明
19. ～220V電源輸入三芯插座，內含保險絲0.5A／220V；
20. 信號源工作頻率監(jiān)測輸出端（阻抗1kΩ）。

五、使用方法

高頻Q表是多用途的阻抗測量儀器，為了提高測量精度，除了使Q表測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，還要掌握正確的測試方法和殘余參數(shù)修正方法。

1. 測試注意事項
   1. 本儀器應水平安放；
   2. 如果你需要較精確地測量，請接通電源后，預熱30分鐘；
   3. 調節(jié)主調電容或主調電容數(shù)碼開關時，當接近諧振點時請緩調；
   4. 被測件和測試電路接線柱間的接線應盡量短，足夠粗，并應接觸良好、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；
   5. 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；
   6. 手不得靠近試件，以免人體感應影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應連接在低電位端   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“L_x”接線柱上； b．選擇適當?shù)墓ぷ黝l段和工作頻率；

c．先調調諧電容器到諧振點，即Q表讀數(shù)達最大，此讀數(shù)即為被測電感的有效Q值(Q_e)，若需得到被測電感的真實Q值（Q_T），則應先測出線圈分布電容C₀，調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(Q_e)和真實Q

值(Q_T)差別可以忽略。

當Q值量程選擇自動切換時，在調諧時，如遇量程自動轉換，應停頓一下，待Q值穩(wěn)定后，根據(jù)讀   數(shù)值變大或變小，確定繼續(xù)調電容的方向。

2. 變容法
   1. 照直讀法“a-d”進行，記下諧振時電容讀數(shù)C₁和Q₁；
   2. 調節(jié)主調電容數(shù)碼開關，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，

Q = 2C1

DC

倘要得到精確結果，則線圈的分布電容應加在C₁之內，并應使主調電容作多次偏調，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，電容偏調很小，讀數(shù)誤差較大，這時可將主電容作較大偏調(10％以內)，記下偏調數(shù)ΔC和偏調后的Q值讀數(shù)Q₂，這時Q值表達式為：

Q  = 2C1 

D C

3. 變頻法
   1. 按直讀法“a-d”進行，記下諧振時讀數(shù)C₁和Q₁以及頻率讀數(shù)f₀；
   2. 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Q_T為：

Q   =  f 0

T Df

考慮到線圈的分布電容時，

變頻法測量Q值一般表達式為(未考慮分布電容)：

f

Q   =   0

T Df

注：Δf是頻率偏調數(shù)，Q₁為諧振時Q表讀數(shù)，Q₂是偏調后Q表讀數(shù)。

3. 高頻線圈電感值的測量
   1. 將被測線圈接在“L_x”接線柱上，接觸要良好；
   2. 根據(jù)線圈大約電感值，按所需選一個合適的頻率以保證能諧振；
   3. 如要得到真實電感數(shù)（L_T），必須先測得電感分布電容量C₀，如分布電容較小的話，在調到諧振點后，記下主調電容C₁，然后再將主調電容量調在“C₁+C₀”值上，這時度盤的電感讀數(shù)乘以對應的倍數(shù)，就是所求真實電感讀數(shù)，也可按以下公式計算求得：
       

f被測電感小于1μH時，按上法測得電感值還應減去儀器中測試回路本身剩余電感“L₀”（A L0

約26nH,，C L0約7nH）。

4. 高頻線圈分布電容C₀的測量A．倍頻率法

如線圈的分布電容較大，可用此法作近似測試。

將被測線圈按在“L_x””接線柱上，調調諧電容器到最大電容數(shù)值，調訊號源頻率到諧振，令諧振時頻率和指示調諧電容分別是f₁和C₁。然后將訊號源頻率調到f₂ (f₂=n f₁)，再調電容器度盤到諧振點， 此時電容讀數(shù)為C₂，根據(jù)下式即可求出分布電容量（測量時微調電容到零）

C - n 2 C

C  =   1 2 0 n 2 - 1

如取n=2，則為：C₀=（C₁－4C₂）/ 3。

若取不同C₁進行多次測量后取一個平均值，則測試結果將較為準確。

B．自然頻率法（此法可獲得較準確的結果） a．將被測線圈接在“L_x”接線柱上；

b．將微調電容器度盤調至零，調諧電容器度盤調到最大電容值C₁； c．調訊號源頻率，使回路諧振，該頻率為f₁；

d．取下被測線圈，換上一個能在調諧電容器調節(jié)范圍內和十倍于f₁頻率諧振的電感； e．訊號源調到10 f₁位置，調節(jié)調諧電容器到諧振點；

6. 將被測線圈接在“C_x”兩端，調節(jié)調諧電容器達諧振，此時視電容讀數(shù)是增加還是減小。若增加，則應將振蕩器頻率調高些，若減小，則頻率調低些；
7. 再取下被測線圈，調節(jié)主調電容達到諧振；
8. 重復步驟“f”、“g”直到某一頻率，被測線圈接上“C_x”兩端和不接上均不改變諧振點，這一頻率即為被測線圈的自然諧振頻率f₂，它的C₀數(shù)值為：
    

C₀=C₁ (f₁／f₂)²

注：測量中所需輔助線圈可由LKI-l電感組提供便利。

5. 電容器容量的測量

1. 在測量范圍內的小于主調電容量的電容器的測量
   1. 選一個適當?shù)闹C振電感接到“L_x”的兩端；
   2. 將調諧電容器調到最大值附近，令這個電容是C₁，如未知電容是小數(shù)值的，C₁應調到較小電容值附近，以便達到盡可能高的分辨率；
   3. 調訊號源的頻率，使測試回路諧振，令諧振器Q的讀數(shù)為Q₁；
   4. 將被測電容接在“C_x”兩端，調節(jié)調諧電容器，使測試電路再諧振，令新的調諧電容值為C₂

和指示Q值為Q₂。

被測電容的有效電容為：C_x= C₁－C₂

1. 取一只適當容量的標準電容量，其容量為C₃，將它接在“C_x”接線柱上；
2. 按5A／a-c各測試步驟；
3. 取下標準電容器，將被測電容接到“C_x”接線柱，調節(jié)調諧電容器到諧振，此時主調電容量   讀數(shù)為C₂，則C_x可由下式得到：

C_x=C₃+ C₁－C₂

1. 適用于工廠需大批量測試某同一規(guī)格元件的Q值，當該元件Q值超過某一   給定值或在一定范圍內即為合格，這時液晶顯示屏顯示“OK”，儀器同時鳴叫提醒，這樣可減輕工人視力疲勞，同時大大加快了測試速度。

Q合格范圍預置的步驟（例150-170）： a．選擇要求的測試頻率；

2. 用一只合格元件或一只輔助線圈調諧主調電容，使Q值讀數(shù)指示在所需預置Q值位置上；例150，按一下Q值設置鍵，使顯示屏第三行顯示“COMP OK”，同時儀器發(fā)出鳴叫聲，Q值大于150值，液晶屏第三行顯示“COMP 150”；
3. 再調諧主調電容，使Q值讀數(shù)指示在所需預置Q值位置上；例170，再按一下Q值設置鍵，液晶屏第三行顯示“COMP ₁₇₀¹⁵⁰”，此時Q合格范圍預置功能的設置就結束了；
4. 換上要測試的器件，微調諧振電容至諧振點，如果該器件的Q值在設定范圍內（例150-170），

Q        合    格    指    示    “    c        o     m       p O      K       ”   ，    同   時儀 器 發(fā) 出 鳴 叫 。 如 果 該 器 件 的 Q 值 設 定 超 出 該 范 圍 ， Q 合 格 指 示“comp NO”，如需取消已設置的合格值，只要再按一下設置鍵即可。

7. 諧振點頻率自動搜索功能的使用

如果你對電感元件無法確定它的數(shù)值時，你就可用該功能來幫你尋找出它的諧振頻率點。步驟如

下：

1. 把元件接以接線柱上；
2. 主調電容調到約中間位上；
3. 按一下頻率搜索按鍵，顯示屏左下部顯示“SWEEP””，儀器就進入搜索狀態(tài)。

儀器從工作頻率一直搜索到最高工作頻率，如果你的元件諧振點在頻率覆蓋區(qū)間內，搜索結

束后，將會自動停在元件的諧振頻率點附近。

如果臨時要退出搜索狀態(tài)，可再按一次搜索鍵，儀器會退出搜索操作。 8．諧振點電容自動搜索功能的使用

如果你想在已知的頻率找出被測量器件的諧振頻率點時，你就可用該功能來幫你尋找出它的諧振   點。步驟如下：

a．把元件接以接線柱上； b．頻率設置為所需的頻率；

c．按一下電容搜索按鍵，儀器就進入電容搜索狀態(tài)，儀器從最小電容一直搜索到最大電容，如果你的元件諧振點在電容覆蓋區(qū)間內，搜索結束后，主電容將會自動停在元件的諧振頻率點附近。

如果臨時要退出搜索狀態(tài)，可再按一次搜索鍵，儀器會退出搜索操作。

9．頻率調諧開關的使用。

A/C的頻率調諧采用了數(shù)碼開關，它能辨別使用者的要求，來調節(jié)頻率變化的速率(頻率變化值／ 檔)。在你快速調節(jié)該開關時，頻率變化速率也加快，當你緩慢調節(jié)開關時，頻率變化速率也慢下來。   因此在調諧時接近所需的頻率時，應放緩調節(jié)速度，當你調節(jié)的頻率超出工作頻段的頻率時，儀器會自動選擇低一個或高一個頻段工作。

六、維修

1. 新購儀器的檢查

新購的儀器最好能先用LKI-1電感組，將各個電感在各個不同頻率測試Q值，把測試的情況，例使   用的電感號、測試頻率Q讀數(shù)、電容讀數(shù)等多次測得數(shù)及測試環(huán)境條件逐一詳細記錄，并把記錄保存起來，以供以后維修時作參考。

LKI-1電感組是測試時作輔助電感用的，不能把這些電感當作高精度的標準電感看待。隨著測試環(huán)境條件不同，測得電感器Q值和分布電容可能略有不同。

2. 使用和保養(yǎng)

高頻Q表是比較精密的阻抗測量儀器，在合理使用和注意保養(yǎng)情況下，才能保證長期穩(wěn)定和較高的測試精度。

a．熟悉本說明書，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個月，如發(fā)現(xiàn)機械故障或失去準確度，可以原封送回本廠，免費修理。

附表二 各 Q 值均值回路指示值Qen

和測試回路平均殘量修正系數(shù)表
 

Qe：標準有效 Q 值

A 型 Q 表在測試 Q 值時，已對測試回路的殘量作了修正，故不再需要對 Q 值進行均值修正。

七、產品的交收檢驗

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．被檢設備要預熱30分鐘以上。

2. 檢驗設備要求
   1. 設備應在計量后的有效使用期內；
   2. 檢驗設備應按儀器規(guī)定預熱。
3. Q值指示檢驗
   1. 檢驗設備：BQG-2標準線圈一套；
   2. 把標準Q值線圈接入A/C表電感接線柱上； c．選擇標準Q值線圈所規(guī)定的檢定頻率；

d．A/C Q表的Q值讀數(shù)的相對誤差應符合二.1.C條中的固有誤差之規(guī)定。4．調諧電容器準確度檢驗

1. 測試時如發(fā)現(xiàn)干擾，應斷開內部信號源；
2. 設備連接連接線應盡量短，盡可能減小分布電容；
3. 電容測試儀技術指標

測試范圍：10-550pF，±5pF；

測試精度：10-550pF±0.1％，±5pF±0.05pF。

4. 調諧電容器刻度盤上指示值與電容測試儀指示值之間誤差應符合二.3條的規(guī)定。