絕緣紙介電常數介質損耗測定儀

產品型號：LJD-B/C

使

用

說

明

書

*（使用前請詳細閱讀使用說明書）*

北京縱橫金鼎儀器設備有限公司

一、概述

LJD-B主機和LJD-C主機主要區別

LJD-B/C主機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，電工材料的高頻介電常數和介質損耗因數，高頻回路有效并聯及串聯電阻，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。

LJD-B/C主機高頻Q表是北京縱橫金鼎儀器有限公司新研制的產品，它以DDS數字直接合成方式產生信號源，頻率達

70MHz/110MHz /160MHz，信號源具有信號失真小、頻率、信號幅度穩定的優點，更保證了測量精度的性。LJD-B主機主電容調節用傳感器感應，電容讀數，且頻率值可設置。LJD-C主機主電容調節用步進馬達控制，電容讀數更加，頻率值和電容值均可設置。LJD-B/C主機電容、電感、Q值、頻率、量程都用數字顯示，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，大大擴展了電感和電容的測量范圍，而不再是固定的幾個頻率下才能測出電感值的大小。LJD-B/C主機特有的諧振點頻率自動搜索或LJD-C主機獨有的電容自動搜索功能，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。Q值量程可手動或自動轉換。

二、絕緣紙介電常數介質損耗測定儀工作特性

1．Q值測量

a．Q值測量范圍：2～1023；

b．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）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．LJD-B/C主機整機工作原理（見圖二）

圖二

LJD-B/C主機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放大單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。

LJD-B主機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。

LJD-C主機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。

LJD-B/C主機工作頻率值、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

整個顯示屏上的信息共分為四行

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 調諧電容的電容指示值，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。

四、結構特性

LJD-B/C主機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．LJD-B/C主機前面板各功能鍵說明

圖 四LJD-B/C主機前面板和外形示意圖

1．工作頻段選擇/數字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值量程遞減（手動方式時有效）/數字3按鍵；先按12鍵后，再按此鍵，功能為數字鍵3。

4．Q值量程遞增（手動方式時有效）/數字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/數字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．LJD-B主機：數字6按鍵，先按12鍵后有效；

LJD-C主機：諧振點電容搜索/數字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/數字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/數字8按鍵，按此鍵后，顯示屏第四行左部出現對應的指示：AUTO（自動），MAN（手動）；先按12鍵后，再按此鍵，功能為數字鍵8。

9．Ct大電容直接測量/數字9（先按12鍵后有效）按鍵。

10．Lt殘余電感扣除/數字0(先按12鍵后有效) 按鍵。

11．介質損耗系數測量/小數點(先按12鍵后有效) 按鍵。

12．頻率/電容設置按鍵，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，再按一下此鍵完成設置。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，有效數后為0的，可以不輸入0，直接再按一下此鍵完成設置。

13．頻率調諧數碼開關。

14．LJD-B主機： 主調電容調諧（長壽命調諧慢轉結構）；

LJD-C主機：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：LJD-B主機左邊兩個為電感接入端，右邊兩個為外接電容接入端；LJD-C主機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

圖五 LJD-B/C主機后面板示意圖

1．～220V電源輸入三芯插座，內含保險絲0.5A／220V；

2．信號源工作頻率監測輸出端（阻抗1kΩ）。

五、使用方法

LJD-B/C主機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修正方法。

1．測試注意事項

a．本儀器應水平安放；

b．如果你需要較地測量，請接通電源后，預熱30分鐘；

c．調節主調電容或主調電容數碼開關時，當接近諧振點時請緩調；

d．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所帶來的測量誤差；

e．被測件不要直接擱在機蓋頂部，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；

f．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“LX”接線柱上；

b．按照測試要求，選擇適當的工作頻率；

c．先調調諧電容器到諧振點，即Q表讀數達，此讀數即為被測電感的有效Q值(Qe)，若需得到被測電感的真實Q值（QT），則應先測出線圈分布電容C0，然后照下式修正

C1是調諧電容器諧振時讀數，如諧振時C1的讀數很大，C0只占很小比例，則有效Q值(Qe)和真實Q值(QT)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值穩定后，根據讀數值變大或變小，確定繼續調節電容的方向。

B．變容法

a. 照直讀法“a-d”進行，記下諧振時電容讀數C1和Q1；

b．調節主調電容數碼開關，使Q值二次指示均為Q1的0.707時

記下此時兩次電容讀數的差數ΔC，

倘要得到結果，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。

測Q值較高的線圈時，Q值下降到0.707 Q1時，電容偏調很小，讀數誤差較大，這時可將主電容作較大偏調(10％以內)，記下偏調數ΔC和偏調后的Q值讀數Q2，這時Q值表達式為：

C. 變頻法

a．按直讀法“a-d”進行，記下諧振時讀數C1和Q1以及頻率讀數f0；

b．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差值Δf，這時回路的真實QT為：

考慮到線圈的分布電容時，線圈的有效Q值為：

變頻法測量Q值一般表達式為(未考慮分布電容)：

注：Δf是頻率偏調數，Q1為諧振時Q表讀數，Q2是偏調后Q表讀數。

3．高頻線圈電感值的測量

a．將被測線圈接在“LX”接線柱上，接觸要良好。

b．將調諧電容的電容值，調至容量的50％處。

c．然后，按頻率搜索鍵，找到諧振點；再微調頻率或調諧電容，

使Q指示值。此時液晶屏上顯示的電感值即是有效電感值Le，如要得到真實電感值（LT），必須先測得電感分布電容量C0，如分布電容較小且已知的話，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，這時指示的電感讀數，就是所求真實電感值，也可按以下公式計算求得：

d．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殘余電感“L0”（LJD-B主機：L0約25nH，LJD-C主機：L0約7nH）。

e．使用儀器自身殘余電感和測試引線電感的扣除功能提高測量精度

（1）在電感測試時，如果你使用夾子線來連接被測試的電感時，可先將夾子線對接短路，如圖六；如使用貼片測試夾具時，可先將測試夾具兩連接片之間對接短路，如圖七。

（2）將可變電容器電容值調節到中間位置（200-300pF），按下儀器面板的頻率搜索鍵，儀器自動找到一個諧振點，再微調頻率使Q指示值。此時顯示的電感值即是儀器自身殘余電感和測試引線電感值，如圖八中的Ｌ指示值。

　　　　　　　　　　　　　圖　　六

　　　　　　　　　　　　　圖　　七

３，去掉夾子線或貼片測試夾具的短路，將被測電感接入測試夾子線或夾具。然后，按下Lt（數字0）鍵。在顯示屏的第三行右面，將顯示Lt，初始值為0。再按下儀器面板的頻率搜索鍵，找到一個新的諧振點。此時Lt后顯示的電感值即是被測電感的值。（扣除了儀器自身殘余電感和測試引線電感值）。

　　　　　　　　　　圖　　八

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“LX”接線柱上，調調諧電容器到電容數值，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，此時電容讀數為C2，根據下式即可求出分布電容量（測量時微調電容到零）

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

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“Lx”接線柱上，以上面A中的倍頻率法測量出電感值L和分布電容值C0，再初步估算出電感的自諧振頻率值

f=1/2π√LC0 ；

b．調節可變電容器至略小于值的位置(QBG-3E為540Pf，LJD-B/C為240Pf)，留有上下調節的余量，電容值為C1；

c．按頻率搜索鍵，使回路諧振，該諧振頻率值為f1；

d．設置Q表的工作頻率為估算出的電感的自諧振頻率值，取下被測線圈，換上一個能在調諧電容器調節范圍內諧振的電感；

e．調節可變電容器到諧振點；

f．將被測線圈接在“Cx”兩端，調諧Q表的工作頻率找到新的頻率諧振點（Q值）；

g．再取下被測線圈，調節可變電容器重新使Q值達到；

h．重復步驟“f”、“g”直到某一頻率，被測線圈接上“Cx”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數值為：

C0=C1 (f1／f2)2 ÷[1-(f1／f2)2]≈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). 被測電容值小于主調電容量的電容器的測量(并聯替代法)

a．選一個適當的諧振電感接到“Lx”的兩端；

b．將調諧電容器調到值附近，令這個電容是C1，如被測電容是小數值的，C1應調到較小電容值附近，以便達到盡可能高的測量精度；

c．按下儀器面板的頻率搜索鍵，使測試回路諧振，諧振時Q的讀數為Q1；

d．將被測電容接在“Cx”兩端，調節可變電容器，使測試電路重新諧振，此時可變電容器值為C2，Q值讀數為Q2。

被測電容的有效電容為：Cx= C1－C2

電容器損耗角正切為：

電容器的有效并聯電阻為：

C0為回路諧振電感的自身電容。

B．大于可變電容器容量的電容器測量

a. 選配一個100uH-900uH之間的電感器，接入儀器頂部有Lx指示的兩個接線柱上。將可變電容器電容值調節到較大位置，電容值為C1，按下儀器面板的頻率搜索鍵，儀器將自動找到一個諧振點。

b．根據電感器提供的分布電容值，將可變電容器電容值調節到C1+ C0值，目的是扣除分布電容對測試的影響。

c．然后，按下Ct（數字9）鍵。在顯示屏的第三行右面，將顯示被測電容Ct，初始值為0。將被測電容接入儀器頂部有Cx指示的兩個接線柱上。再按下儀器面板的頻率搜索鍵，找到一個新的諧振點。此時Ct后面顯示的電容值即是被測電容的值（已扣除了可變電容器電容值），可測試電容為2.5uF（LJD-B主機）/25nF(LJD-C主機)（配置100uH電感時），見下圖九。

d. 小電容值也可按此方法測量，分辨率為0.1pF。對于小于可變電容器指示值的被測電容器（例可變電容器指示值為500pF，則被測電容器應小于500pF），在按下Ct（數字９）鍵。在顯示屏的第三行右面，將顯示被測電容Ct后，可直接調節可變電容器（指示值減小），直至找到一個新的諧振點。此時Ct后面顯示的電容值即是被測電容的值。注意此方式不需要上面b步驟中扣除分布電容值。

圖 九

6．Q合格范圍預置功能使用

Q合格范圍預置功能特別適用于工廠需大批量測試某同一規格元件的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；

b．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

指示在所需預置Q值位置上；例150，按一下Q值設置鍵，顯示屏第三將會行顯示“comp ok”，同時儀器發出鳴叫聲（Q值大于150時），當Q值小于150時，液晶屏第三行僅顯示“comp 150”；如果需要清除設

置，只要在Q=0的情況下，再按一次Q值設置鍵。

c．如果還要設定Q值上限，再調諧主調電容，使Q值讀數指示在所需預置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 ”，此時Q合格范圍預置功能的設置就結束了。

d．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“comp ok”，同時儀器發出鳴叫。如果該器件的Q值設定超出該范圍，Q合格指示

“comp ”，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：

a．把元件接以接線柱上；

b．主調電容調到約中間位上；

c．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。

儀器從工作頻率一直搜索到工作頻率，如果你的元件諧振點在頻率覆蓋區間內，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，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，儀器從*小電容一直搜索到電容，如果你的元件諧振點在電容覆蓋區間內，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，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。

LJD-B/C主機的頻率調諧采用了數碼開關，它能辨別使用者的要求，來調節頻率變化的速率(頻率變化值／檔)。在你快速調節該開關時，頻率變化速率也加快，當你緩慢調節開關時，頻率變化速率也慢下來。因此在調諧時接近所需的頻率時，應放緩調節速度，當你調節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、電容讀數等多次測得數及測試環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z供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

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情況下，才能保證長期穩定和較高的測試精度。

a．熟悉本說明書，正確地使用儀器；

b．使儀器經常保持清潔、干燥；

c．本儀器保用期為12個月，如發現機械故障或失去準確度，可以原封送回本廠，免費修理。

3．電感組

LKI-1電感組是供測試作輔助用的，它含有9個屏蔽罩屏蔽的電感。這些電感具有較高的Q值，各電感的電感量等數據如附表一。

附表一 LKI-1電感組，LJD-B/C主機選配電感

上述Q值是在BQG-2標準線圈為基準比較測得，電感值未扣除Q表的殘余電感，LJD-B/C主機殘余電感為0.025μH。

Q表是根據串聯諧振和電壓比值原理工作的，Q表的指示Q值是包括被測件的有效Q值及測試回路固有殘量在內的整個諧振回路有效Q值，必須用Q表測試回路殘量修正Q表的指示Q值，這是Q表測量的一個重要特點。

在一般情況下，Q表作為低精度儀器使用或利用Q表對線圈作比較測量時，可不必對殘量的影響進行修正。

Q表的Q值測量誤差可按Q值參考標準不同分為二類。

我廠采用的一種是以Q表生產廠家所提供并經計量部門審核的均值回路標準指示值Qen為參考標準，Q表指示Q值Qi的相對誤差由下式表示：

δQi=[(Qi-Qen)÷Qen]× 100％

式中Qi為標有Qen值標準量具在Q表上的實際指示值。

注：修正系數主要用于用戶測量一個器件Q值時，根據指示的

Qi值換算出較準礎的Q值。

附表二 各Q值均值回路指示值

和測試回路平均殘量修正系數表