諧振法原理

高壓西林電橋、變壓器電橋（電感比例電橋）、雙T電橋等電橋法測量回路中的雜散電容及電感對測量結(jié)果的影響，都隨著測量頻率的提高而增大。電橋回路和元件的雜散電容及電感較大，一般適用于測量頻率在MHz以下，MHz以上一般都用諧振法測量。由于諧振法測試回路簡單，用的元件少，雜散電容和電感較小，再加上是采用替代法測量，可把部分固定的誤差減除。因此在很高的測量頻率下（GHz以上）都可使測量誤差減到允許范圍。

諧振法測量電容

諧振法的測量線路很簡單，它是由一個電感線圈和一個調(diào)諧電容C組成，由于L和C工作時都要損耗少量電能，這部分損耗用等效電導(dǎo)G0來表示。諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q0和損耗因數(shù)tanδ是倒數(shù)關(guān)系，可表示如下

式中ω——電源U0的角頻率。電壓表V用以測量C兩端的電壓。

用諧振法來測量試品的電容Cp是根據(jù)諧振回路的諧振條件來求得的。測量時要調(diào)諧兩次，先是閉合開關(guān)S，接入試品，調(diào)節(jié)C使回路出現(xiàn)諧振，即C的兩端電壓(電壓表的讀數(shù))達到最大，這時回路應(yīng)滿足諧振條件

式中ω--電源電壓的角頻率；

L-諧振回路的電感(H)；

諧振時C的讀數(shù)(F)；

試品的電容(F)。

之后打開S，不接試品，電源的ω不變,回路的電感也不變，調(diào)節(jié)C使回路重新出現(xiàn)諧振，這時C的讀數(shù)為C0。諧振條件為

可以得出

試品的電容Cp可從接和不接試品兩次諧振時，調(diào)諧電容C的變化量△C來求得。C0和Ci都是直接測量值，它們不可避免地存在誤差，但只要這誤差是相同的，在△C計算時就可以消除，這是替代法測量的優(yōu)點。

變Q值法測量tanδ

諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q值可用諧振時調(diào)諧電容器C兩端的電壓Ut與電源電壓U0之比來表示，Q值可用Q表來測得。諧振回路中接或不接試品，回路的Q值要發(fā)生變化，如圖所示，接試品時的Q值比不接試品時的小。

Q表是用以測量品質(zhì)因數(shù)Q值的儀表，它由三部分組成：

1.電源

Q表電源是一個頻率和幅值都可變的高頻正弦電壓發(fā)生器。頻率范圍一般是幾十kHz到幾百MHz,電壓一般在幾V范圍。但要求負載能力很強(輸出阻抗很小)，頻率和幅值在負載變化時都很穩(wěn)定

2.諧振回路

由電感工和諧振電容C組成諧振回路，C的可調(diào)范圍一般是30~500pF；電感線圈做成外插的獨立元件，當(dāng)測量頻率高時，要選較小的電感量，使得在C的可調(diào)范圍內(nèi)能達到諧振，即能滿足ωL=1/ωC。要求回路的損耗小，即Q0值大。

3.電壓表

用以測量電源及調(diào)諧電容C兩端的電壓，后者要求輸入阻抗很高，很靈敏，通常是用電子毫伏表。

一般Q表的Q值分辨率不高，每一小格(1mm)Q=10，當(dāng)試品的tanδx很小時，Q0和Qi的差別很小，很難測量準(zhǔn)確。為了提高Q值讀數(shù)的分辨率，一種新型的Q表能直接讀取△Q=Q0-Qi。如上圖所示，普通Q表把電子毫伏表直接接到C的兩端，而這種新型的Q表是把C兩端的電壓經(jīng)過差動放大器(或比較器)D，再輸入電壓表V，差動放大器的另一輸入端通過開關(guān)S接地或接到參考電壓Uf，Uf的頻率與U0相同，大小是可調(diào)的。測量時，先接試品并把開關(guān)S接地，調(diào)電容C使回路達到諧振，這時可讀得Qi，之后，把開關(guān)S置于參考電壓Uf，調(diào)Uf使電壓表讀數(shù)為0，說明正好補償了這時的諧振電壓，使Q表讀數(shù)為0。此后把試品取掉，調(diào)節(jié)電容C，使回路重新出現(xiàn)諧振，這時Q表上的讀數(shù)即為△Q=Q0-Qi，因為這時差動放大器輸人的電壓即為接和不接試品兩次諧振電壓之差。由于這個電壓信號很小，可以提高放大倍數(shù)，使△Q讀數(shù)分辨提高10~100倍。

產(chǎn)品簡介

LDJD-B介電常數(shù)測定儀 阻抗分析儀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。

適用范圍

LDJD-B介電常數(shù)測定儀 阻抗分析儀適用于塑料、橡膠、陶瓷等電氣絕緣材料、高分子復(fù)合材料以及漆膜、光學(xué)膠OCA等材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗的測試。搭配液體電極，可測試果汁、植物萃取劑等有機材料或溶劑的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗。

常見測試材料：

絕緣導(dǎo)熱硅膠、石英晶玻璃、陶瓷片、薄膜、OCA光學(xué)膠、環(huán)氧樹脂材料、塑料材料、FR4 PCB板材、 PA尼龍/滌綸、PE聚乙烯、PTFE聚四氟乙烯、PS聚苯乙烯、PC聚碳酸酯、PVC聚氯乙烯、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯等。

常用測試標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 1409-2006 《測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法》（等效IEC 60250：1969）

GB/T 1693-2007 《硫化橡膠 介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值的測定方法》

ASTM D150 《Standard Test Methods for AC Loss Characteristics and Permittivity (Dielectric Constant) of Solid Electrical Insulation》