ZJD-C型陶瓷介质损耗角正切值测试仪

一、概述：

    ZJD-C型陶瓷介质损耗角正切值测试仪作为新一代的通用、多用途、多量程的阻抗测试仪器，测试频率上限达到目前国内高的160MHz.ZJD-C介电常数测试仪采用了多项*技术。

双扫描技术 - 测试频率和调谐电容的双扫描、自动调谐搜索功能。

双测试要素输入 - 测试频率及调谐电容值皆可通过数字按键输入。

双数码化调谐 - 数码化频率调谐，数码化电容调谐。

自动化测量技术 -对测试件实施 Q 值、谐振点频率和电容的自动测量。

全参数液晶显示 – 数字显示主调电容、电感、 Q 值、信号源频率、谐振指针。

DDS 数字直接合成的信号源 -确保信源的高葆真，频率的高精确、幅度的高稳定。

计算机自动修正技术和测试回路优化 —使测试回路 残余电感减至低，** Q 读数值在不同频率时要加以修正的困惑。

二、主要技术特性：

*1.信号源: DDS数字合成信号 100KHZ-160MHZ

*2.信号源频率精度3×10-5 ±1个字,6位有效数

3．Q值测量范围：1～1023

4．Q值量程分档：30、100、300、1000、自动换档或手动换档；

*5．电感测量范围：1nH～140mH 自身残余电感和测试引线电感的自动扣除功能

*6．电容直接测量范围：1pF～25nF                                       

7．主电容调节范围： 17～240pF                                         

8．准确度 150pF以下±1pF；150pF以上±1%

9．信号源频率覆盖范围100kHz～160MHz

10．合格指示预置功能范围：5～1000

11．环境温度：0℃～+40℃；

12．消耗功率：约25W；电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

13. S916（数显）介电常数εr和介质损耗因数tanδ测试装置：

数显式微杆，平板电容器：

极片尺寸： 38mm

极片间距可调范围：≥15mm

夹具插头间距：25mm±0.01mm

夹具损耗正切值≤4×10－4 （1MHz）

测微杆分辨率：0.001mm

测试极片：材料测量直径Φ38mm厚度可调 ≥ 15mm

*液体杯：测量极片直径 Φ38mm； 液体杯内径Φ48mm 、深7mm

14. 电感组LKI-1：

分别有0.05μH、0.1μH、0.5μH、2.5μH、10μH、50μH、100μH、1mH、5mH、10mH十个电感组成。

三、配置：

主机    一台

电感    九支

夹具    一套

液体杯 一套

随机文件一套

本标准适用于测定电子元器件结构陶瓷材料在频率1MHz，温度从室温至500℃条件下的介质损耗角正切值。

1、定义和测试原理：

陶瓷材料的介质损耗角正切值(tan)是表示在某一频率交流电压作用下介质损耗的参数。所谓介质损耗即是单位时间内消耗的电能。

由陶瓷材料制成的元器件，当它工作时，交变电压加在陶瓷介质上，并通过交变电流，这时陶瓷介质连同与其相lian系的金属部分，可以看成有损耗的电容器，并可用一个理想电容器和一个纯电阻器并联或串联的电路来等效，如图1所示。电压和电流的相位关系可用图2表示。

a.并联等效电路  b.串联等效电路

图1  有损耗电容器的等效电路

a.并联电路矢量图 b.串联电路矢量图

图2  有损耗电容器的矢量图

由图可知，角的意义可描述为：有损耗电容器电流和电压之间相位差与理想电容器（无损耗电容器）电流和电压之间相位差（）比较相差的角度，由图2a得到：

tan

由图2b得到：

tan

后，tan的意义可归结为：

tan

根据定义，在1MHz测量tan，可利用谐振电路、平衡或不平衡电桥以及其他原理。

2、试样：

2.1  试样应符合GB  5593—85《电子元器件结构陶瓷材料》的规定。

2.2  试样应进行清洗干燥处理。

2.3  试样在正常试验大气条件下放置不少于24h。

3、测量仪器和设备：

3.1  测量仪器

可采用直读式损耗表、高频Q表、高频电桥及高频介质损耗测量仪等仪器。测量回路的Q值应大于200。

3.2  加热炉

炉内温度应均匀。可用自动或手动方式进行控温，控温范围为室温至500℃。在控温范围内任一个温度值，在10min内温度波动不大于±1℃。

3.3  夹具

可采用图3所示的三种形式中的任一种夹具。图3a为一对尖形电极，材料用弹性铜片镀银，厚0.6mm。用石英管或其他致密的高温绝缘材料制成的绝缘子支承置于接地屏蔽盒内。图3b为一个尖形和一个平板形电极。图3a为一对圆平板形电极，平板之间距离用百分表（可读到0.01mm）显示。圆平板直径应小于25mm。

3.4  连接线

连接线要尽量短，小于25cm，连接线为镀银铜片，宽10mm，厚0.6mm。连接线也可用屏蔽线。

4、测量方法：

可采用直按测量法和替代法两种。当采用直接测量法时，必须消除连接线和试样夹具等分布参数的影响。

测量电路的分布参数可用图4表示，图中L_S、R_S为与试样串联的连接线、夹具等的等效电感及电阻，C_P、R_P为与试样并联的连接线、夹具等的等效电容及电阻。当L_S、R_S很小，且可忽略时，或当C_P <C_X，R_P>R_X时，试样的介质损耗角正切值可用下式计算：

tan………………………………（1）

式中：——接入试样前测量仪器损耗角正切值读数，即连接线、夹具等测量系统的损耗角正切值；

——接入试样前测量仪器的电容读数，即连接线、夹具等测量系统的分布电容，pF；

tan——接入试样后测量仪的损耗角正切值读数；

——试样电容，pF。

a.尖形电极 b.尖对平板形电极

c.平板形电极

图3  测量夹具类型示意图

1—连接线；2—热电偶；3—屏蔽盒；4—加热丝；5—石英管；6—保温层；

7—夹具；8—试样；9—炉体；10—百分表；11—通波纹管

图4  连接线、夹具和试样的等效电路

图5  测量设备连接示意图

A—测量仪器；B—控温加热炉；C—夹具和试样

注：当采用平板形电极夹具时，在测量C₀时应保持电极距离等于试样厚度。

当采用替代法时，由于在两次测量中分布参数的影响已消除，故不必再对测量结果进行修正。

5、测量步骤：

5.1  按图5连接测量仪器和装置

5.2  控制加热炉升温至所需温度，保温10min，夹具中不带试样，测出₀、tan（或C₁、Q₁）。当釆用平板形电极夹具时，应调整电极之间距离等于试样厚度。

5.3  将准备好的试样放入测量夹具中，在同一温度下保温10min，测出C、tan（或C₂、Q₂）。

5.4  按所用仪器相应的公式或修正公式（1）计算试样的tan。

6、测量误差：

当采用上述原理、方法和步骤进行测量时，由连接线和夹具引入的误差很小，可以忽略。测量的总误差取决于所选用的测量仪器。