ZJD系类介电常数介质损耗测试仪
一、概述
ZJD-B高频Q表和ZJD-C高频Q表主要区别
| | ZJD-B | ZJD-C |
| 测试频率范围 | 10kHz～70MHz | 100kHz～160MHz |
| 主调电容控制 | 传感器 | 马达 |
| 电容搜索 | 无 | 有 |
ZJD系类高频Q表能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值，电工材料的高频介质损耗，高频回路有效并联及串联电阻，传输线的特性阻抗等。该仪器广泛地用于科研机关、学校、工厂等单位。
ZJD系类介电常数介质损耗测试仪是北京智德创新仪器设备有限公司最新研制的产品，ZJD系类介电常数介质损耗测试仪以DDS数字直接合成方式产生信号源，频率达60MHz /160MHz，信号源具有信号失真小、频率精确、信号幅度稳定的优点，更保证了测量精度的精确性。ZJD-B介电常数测试仪主电容调节用传感器感应，电容读数精确,且频率值可设置。ZJD-C介电常数及介质损耗测试仪主电容调节用步进马达控制，电容读数更加精确,频率值和电容值均可设置。ZJD系类电容、电感、Q值、频率、量程都用数字显示，在某一频率下，只要能找到谐振点，都能直接读出电感、电容值，大大扩展了电感的测量范围，而不再是固定的几个频率下才能测出电感值的大小。ZJD系类特有的谐振点频率自动搜索或电容自动搜索功能，能帮助你在使用时快速地找到被测量器件的谐振点，自动读出Q值和其它参数。Q值量程可手动或自动转换。
二、工作特性
1．Q值测量
a．Q值测量范围:2～1023；
b．Q值量程分档:30、100、300、1000、自动换档或手动换档；
c．标称误差
| | ZJD-B | ZJD-C |
| 频率范围 | 10kHz～10MHz | 100kHz～10MHz |
| 固有误差 | ≤5％±满度值的2% | ≤5％±满度值的2% |
| 工作误差 | ≤7％±满度值的2% | ≤7％±满度值的2% |
| 频率范围 | 10MHz～70MHz | 10MHz～160MHz |
| 固有误差 | ≤6％±满度值的2% | ≤6％±满度值的2% |
| 工作误差 | ≤8％±满度值的2% | ≤8％±满度值的2% |
2．电感测量范围
| ZJD-B | ZJD-C |
| 14.5nH～8.14H | 4.5nH～140mH |
3．电容测量
| | ZJD-B | ZJD-C |
| 直接测量范围 | 1～460p | 1～202p |
| 主电容调节范围 | 40～500pF | 18～220pF |
| 准确度 | 150pF以下±1pF150pF以上±1% | 150pF以下±1pF150pF以上±1% |
注:大于直接测量范围的电容测量见使用方法。
4．信号源频率覆盖范围
| | ZJD-B | ZJD-C |
| 频率范围 | 10kHz～70MHz | 0.1～160MHz |
| CH1 | 10～99.9999kHz | 0.1～0.999999MHz |
| CH2 | 100～999.999kHz | 1～9.99999MHz |
| CH3 | 1～9.99999MHz | 10～99.9999MHz |
| CH4 | 10～70MHz | 100～160MHz |
| 频率指示误差 | 3×10-5±1个字 | 3×10-5±1个字 |
5．Q合格指示预置功能:预置范围:5～1000
6．Q表正常工作条件
a.环境温度:0℃～+40℃；
b．相对湿度:
三、工作原理
1．“Q”的定义
Q表是根据串联谐振原理设计，以谐振电压的比值来定位Q值。
“Q”表示元件或系统的“品质因数”，其物理含义是在一个振荡周期内贮存的能量与损耗的能量之比。对于电抗元件(电感或电容)来说，即在测试频率上呈现的电抗与电阻之比。
或 …………………………… (1)
图一
在图（一）所示的串联谐振电路中，所加的信号电压为Ui，频率为f，在发生谐振时
或 ………………………………(2)
回路中电流 …………………………………………(3)
故电容两端的电压 …………………………………(4)
即谐振时电容上的电压与输入电压之比为Q。
Q表就是按上述原理设计的。
2．Q表整机工作原理（见图二）
图二
ZJD-B/ZJD-C型Q表的工作原理框图如图二所示。它以ATM128单片机作为控制核心，实现对各种功能的控制。DDS数字直接合成信号源为Q值测量提供了一个优质的高频信号。信号源输出一路送到程控衰减器和自动稳幅放大控制单元，该单元根据CPU的指令对信号衰减后送往信号激励放大器，同时对信号检波后送出一直流控制信号到压控信号源实现自动稳幅。信号激励部分输出送到一个宽带分压器，由分压器馈给测试调谐回路一个恒定幅度的信号。当测试回路处于谐振状态时，在调谐电容CT两端的信号幅度将是分压器提供的信号幅度Q倍。在CT两端取得的调谐信号被信号放大单元适当放大后送到检波和数字取样单元，检波后送到控制中心CPU去进行数据处理。
ZJD-B调谐电容带动传感器，不断地将电容变化的信息送往中心控制CPU，经处理后计算出电容值，再根据频率值计算出谐振时的频率值。
ZJD-C调谐电容有步进马达带动，根据不同电容值由CPU计算脉冲数去控制马达。电容值可预置并可电容搜索。
ZJD-B与ZJD-C型Q表工作频率值、频段、主调电容器值、谐振电感值、Q值、Q值比较设置状态、Q值量程、手/自动状态、频率或电容搜索指示、Q值调谐指示带都显示在液晶屏上，如图三所示。
图三
整个显示屏共分为四行
第一行:左边 信号源频率指示，共6位；右边 信号源虚拟频段指示（1-4）。
第二行:左边 调谐电容指示值，4位；右边 电感指示值，4位。
第三行:左边 Q值指示值；右边 Q值合格比较状态 。
第四行:左边 Q值量程，手动/自动切换指示/调谐点自动搜索指示；
右边上部 Q值量程范围指示；
右边下部 Q值调谐光带指示。
四、结构特性:
ZJD-B/ZJD-C型Q表采用了较低的台式机箱，面板采用PC丝印面板，美观大方。
各主要功能单元，除了显示部分为了显示方便和调谐测试回路，放大单元为了减小分布参数，安装在面板上外，其余都安装在机内底板上，详见图四面板示意图。
A．ZJD-B/ZJD-C型前面板各功能键说明
图四 Q表前面板和外形示意图
1．工作频段选择/1按键，每按一次，切换至低一个频段工作；先按12键后,再按此键，功能为数字键1。
2.工作频段选择/2按键，每按一次，切换至高一个频段工作；先按12键后,再按此键，功能为数字键2。
3．Q值低一档量程选择（手动方式时有效）/3按键；先按12键后，再按此键，功能为数字键3。
4．Q值高一档量程选择（手动方式时有效）/4按键；先按12键后，再按此键，功能为数字键4。
5．谐振点频率搜索/5按键，按此键显示屏第四行左部出现SWEEP时，表示仪器正工作在频率自动搜索被测量器件的谐振点，如需退出搜索，再按此键；先按12键后,再按此键，功能为数字键5。
6．ZJD-B:数字键6，先按12键后有效；
ZJD-C:谐振点电容搜索/6按键，按此键后，电容指示不断在变化，步进马达发出轻微的声响时仪器正工作在电容自动搜索被测量器件的谐振点，如需退出搜索，再按此键；先按12键后,再按此键，功能为数字键6。
7．Q值合格范围比较值设定/7按键，按此键后，显示屏第三行右部出现COMP字符，当Q合格时，显示OK，並同时鸣响蜂鸣器，Q不合格时，显示NO。设置Q值合格范围详细说明见后页。先按12键后,再按此键，功能为数字键7。
8．Q值量程自动/手动控制方式选择/8按键，按此键后，显示屏第四行左部出现D对应的指示:AUTO（自动），MAN（手动）；先按12键后,再按此键，功能为数字键8。
9．数字键9，先按12键后有效。
10．数字键0，先按12键后有效。
11．小数点键, 先按12键后有效。
12．复合键频率/电容按键，第一次按下（频率指示数在闪烁）为频率数输入，单位为MHz。例:要输入79.5MHz，按一次此键，频率指示数在闪烁，然后输入79.5，再按一下此键即可。第二次按下（电容指示数在闪烁）为电容数输入，数输入要满4位。例:要输入79.5P，按二次此键，电容指示数在闪烁，然后输入0795，要输入180.5P，输入1805，有效数后为0的，可以不输入0直接再按一下此键结束输入。
13．频率调谐数码开关。
14．ZJD-B:主调电容调谐（长寿命调谐慢转结构）；ZJD-C:主调电容调谐数码开关。
15．电源开关。
16．液晶显示屏。
17．测试回路接线柱:ZJD-B左边两个为电感接入端，右边两个为外接电容接入端；ZJD-C后边两个为电感接入端，前边两个为外接电容接入端。
18．电感测试范围所对应频率范围表。
B．后面板各功能键说明
图五 Q表后面板示意图
1．～220V电源输入三芯插座，内含保险丝0.5A／220V；
2．信号源工作频率监测输出端（阻抗1kΩ）。
五、使用方法
高频Q表是多用途的阻抗测量仪器，为了提高测量精度，除了使Q表测试回路本身残余参量尽可能地小，使耦合回路的频响尽可能地好之外，还要掌握正确的测试方法和残余参数修正方法。
1．测试注意事项
a．本仪器应水平安放；
b．如果你需要较精确地测量，请接通电源后，预热30分钟；
c．调节主调电容或主调电容数码开关时，当接近谐振点时请缓调；
d．被测件和测试电路接线柱间的接线应尽量短，足够粗，并应接触良好、可靠，以减少因接线的电阻和分布参数所带来的测量误差；
e．被测件不要直接搁在面板顶部，离顶部一公分以上，必要时可用低损耗的绝缘材料如聚苯乙烯等做成的衬垫物衬垫；
f．手不得靠近试件，以免人体感应影响造成测量误差，有屏蔽的试件，屏蔽罩应连接在低电位端的接线柱。
2．高频线圈的Q值测量（基本测量法）
A．直接法
a．将被测线圈接在“Lx”接线柱上；
b．选择适当的工作频段和工作频率；
c．先调调谐电容器到谐振点，即Q表读数达最大，此读数即为被测电感的有效Q值(Qe)，若需得到被测电感的真实Q值（QT），则应先测出线圈分布电容C0，然后照下式修正
C1是调谐电容器谐振时读数，如谐振时C1的读数很大，C0只占很小比例，则有效Q值(Qe)和真实Q值(QT)差别可以忽略。
当Q值量程选择自动切换时，在调谐时，如遇量程自动转换，应停顿一下，待Q值稳定后，根据读数值变大或变小，确定继续调电容的方向。
B．变容法
a．照直读法“a-d”进行，记下谐振时电容读数C1和Q1；
b．调节主调电容数码开关，使Q值二次指示均为Q1的0.707时，记下此时两次电容读数的差数ΔC，
倘要得到精确结果，则线圈的分布电容应加在C1之内，并应使主调电容作多次偏调，然后取其平均读数。
测Q值较高的线圈时，Q值下降到0.707 Q1时，电容偏调很小，读数误差较大，这时可将主电容作较大偏调(10％以内)，记下偏调数ΔC和偏调后的Q值读数Q2，这时Q值表达式为:
C. 变频法
a．按直读法“a-d”进行，记下谐振时读数C1和Q1以及频率读数f0；
b．改变信号源的频率使Q值二次指示为Q1的0.707(一次容性失谐，一次感性失谐)，记下此时二次频率读数差值Δf，这时回路的真实QT为:
考虑到线圈的分布电容时，线圈的有效Q值为