ZJD-C型陶瓷介質損耗角正切值測試儀

一、概述：

    ZJD-C型陶瓷介質損耗角正切值測試儀作為新一代的通用、多用途、多量程的阻抗測試儀器，測試頻率上限達到目前國內高的160MHz.ZJD-C介電常數測試儀采用了多項*技術。

雙掃描技術 - 測試頻率和調諧電容的雙掃描、自動調諧搜索功能。

雙測試要素輸入 - 測試頻率及調諧電容值皆可通過數字按鍵輸入。

雙數碼化調諧 - 數碼化頻率調諧，數碼化電容調諧。

自動化測量技術 -對測試件實施 Q 值、諧振點頻率和電容的自動測量。

全參數液晶顯示 – 數字顯示主調電容、電感、 Q 值、信號源頻率、諧振指針。

DDS 數字直接合成的信號源 -確保信源的高葆真，頻率的高精確、幅度的高穩定。

計算機自動修正技術和測試回路優化 —使測試回路 殘余電感減至低，** Q 讀數值在不同頻率時要加以修正的困惑。

二、主要技術特性：

*1.信號源: DDS數字合成信號 100KHZ-160MHZ

*2.信號源頻率精度3×10-5 ±1個字,6位有效數

3．Q值測量范圍：1～1023

4．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔；

*5．電感測量范圍：1nH～140mH 自身殘余電感和測試引線電感的自動扣除功能

*6．電容直接測量范圍：1pF～25nF                                       

7．主電容調節范圍： 17～240pF                                         

8．準確度 150pF以下±1pF；150pF以上±1%

9．信號源頻率覆蓋范圍100kHz～160MHz

10．合格指示預置功能范圍：5～1000

11．環境溫度：0℃～+40℃；

12．消耗功率：約25W；電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

13. S916（數顯）介電常數εr和介質損耗因數tanδ測試裝置：

數顯式微桿，平板電容器：

極片尺寸： 38mm

極片間距可調范圍：≥15mm

夾具插頭間距：25mm±0.01mm

夾具損耗正切值≤4×10－4 （1MHz）

測微桿分辨率：0.001mm

測試極片：材料測量直徑Φ38mm厚度可調 ≥ 15mm

*液體杯：測量極片直徑 Φ38mm； 液體杯內徑Φ48mm 、深7mm

14. 電感組LKI-1：

分別有0.05μH、0.1μH、0.5μH、2.5μH、10μH、50μH、100μH、1mH、5mH、10mH十個電感組成。

三、配置：

主機    一臺

電感    九支

夾具    一套

液體杯 一套

隨機文件一套

本標準適用于測定電子元器件結構陶瓷材料在頻率1MHz，溫度從室溫至500℃條件下的介質損耗角正切值。

1、定義和測試原理：

陶瓷材料的介質損耗角正切值(tan)是表示在某一頻率交流電壓作用下介質損耗的參數。所謂介質損耗即是單位時間內消耗的電能。

由陶瓷材料制成的元器件，當它工作時，交變電壓加在陶瓷介質上，并通過交變電流，這時陶瓷介質連同與其相lian系的金屬部分，可以看成有損耗的電容器，并可用一個理想電容器和一個純電阻器并聯或串聯的電路來等效，如圖1所示。電壓和電流的相位關系可用圖2表示。

a.并聯等效電路  b.串聯等效電路

圖1  有損耗電容器的等效電路

a.并聯電路矢量圖 b.串聯電路矢量圖

圖2  有損耗電容器的矢量圖

由圖可知，角的意義可描述為：有損耗電容器電流和電壓之間相位差與理想電容器（無損耗電容器）電流和電壓之間相位差（）比較相差的角度，由圖2a得到：

tan

由圖2b得到：

tan

后，tan的意義可歸結為：

tan

根據定義，在1MHz測量tan，可利用諧振電路、平衡或不平衡電橋以及其他原理。

2、試樣：

2.1  試樣應符合GB  5593—85《電子元器件結構陶瓷材料》的規定。

2.2  試樣應進行清洗干燥處理。

2.3  試樣在正常試驗大氣條件下放置不少于24h。

3、測量儀器和設備：

3.1  測量儀器

可采用直讀式損耗表、高頻Q表、高頻電橋及高頻介質損耗測量儀等儀器。測量回路的Q值應大于200。

3.2  加熱爐

爐內溫度應均勻。可用自動或手動方式進行控溫，控溫范圍為室溫至500℃。在控溫范圍內任一個溫度值，在10min內溫度波動不大于±1℃。

3.3  夾具

可采用圖3所示的三種形式中的任一種夾具。圖3a為一對尖形電極，材料用彈性銅片鍍銀，厚0.6mm。用石英管或其他致密的高溫絕緣材料制成的絕緣子支承置于接地屏蔽盒內。圖3b為一個尖形和一個平板形電極。圖3a為一對圓平板形電極，平板之間距離用百分表（可讀到0.01mm）顯示。圓平板直徑應小于25mm。

3.4  連接線

連接線要盡量短，小于25cm，連接線為鍍銀銅片，寬10mm，厚0.6mm。連接線也可用屏蔽線。

4、測量方法：

可采用直按測量法和替代法兩種。當采用直接測量法時，必須消除連接線和試樣夾具等分布參數的影響。

測量電路的分布參數可用圖4表示，圖中L_S、R_S為與試樣串聯的連接線、夾具等的等效電感及電阻，C_P、R_P為與試樣并聯的連接線、夾具等的等效電容及電阻。當L_S、R_S很小，且可忽略時，或當C_P <C_X，R_P>R_X時，試樣的介質損耗角正切值可用下式計算：

tan………………………………（1）

式中：——接入試樣前測量儀器損耗角正切值讀數，即連接線、夾具等測量系統的損耗角正切值；

——接入試樣前測量儀器的電容讀數，即連接線、夾具等測量系統的分布電容，pF；

tan——接入試樣后測量儀的損耗角正切值讀數；

——試樣電容，pF。

a.尖形電極 b.尖對平板形電極

c.平板形電極

圖3  測量夾具類型示意圖

1—連接線；2—熱電偶；3—屏蔽盒；4—加熱絲；5—石英管；6—保溫層；

7—夾具；8—試樣；9—爐體；10—百分表；11—通波紋管

圖4  連接線、夾具和試樣的等效電路

圖5  測量設備連接示意圖

A—測量儀器；B—控溫加熱爐；C—夾具和試樣

注：當采用平板形電極夾具時，在測量C₀時應保持電極距離等于試樣厚度。

當采用替代法時，由于在兩次測量中分布參數的影響已消除，故不必再對測量結果進行修正。

5、測量步驟：

5.1  按圖5連接測量儀器和裝置

5.2  控制加熱爐升溫至所需溫度，保溫10min，夾具中不帶試樣，測出₀、tan（或C₁、Q₁）。當釆用平板形電極夾具時，應調整電極之間距離等于試樣厚度。

5.3  將準備好的試樣放入測量夾具中，在同一溫度下保溫10min，測出C、tan（或C₂、Q₂）。

5.4  按所用儀器相應的公式或修正公式（1）計算試樣的tan。

6、測量誤差：

當采用上述原理、方法和步驟進行測量時，由連接線和夾具引入的誤差很小，可以忽略。測量的總誤差取決于所選用的測量儀器。