变Q值法测量高频下的相对介电系数和介质损耗角正切

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1、变Q值法测量高频下的相对介电系数和损耗角正切陈华谐振法基于回路谐振特性而建立的测试方法。其特点：1.测试电路简单，不需特殊屏蔽、保护，使用方便。理论上讲，其准确度不如交流电桥。由于其使用方便，在高频测量中最常采用。2.集中参数谐振电路通常采用电感、电容组成谐振回路，与高频信号作耦合进行测试。1.变电阻法2.变电导法4.变电纳法(失谐法)3.变频法5.变Q值法(谐振升高法)测tgδ由于具体方法和线路采用替代法，在不接入和接入试样情况下改变调谐电容使之谐振，其调谐电容差值即为测试样品电容值。预备知识：串联谐振电路等效电抗：某一频率使得此时为串联谐振，串联谐

2、振角频率串联谐振频率串联谐振时，电路的特殊现象：电流值最大，且与电压同相。电感及电容两端电压模值相等二者大小相等，方向相反激励源电压全部加于电阻上。若：则：谐振时电感电压有效值和电容电压有效值都将远大于激励电压的有效值阻抗的模最小谐振时电磁场总能量不变，应等于电场能量的最大值或者磁场能量的最大值谐振电路的品质因数即品质因数等于电感（电容）电压有效值与激励电压有效值之比，通常，回路的Q值可达几十到几百，谐振时电感线圈和电容两端的电压可以比信号源电压大几十到几百倍，所以又叫电压谐振。变Q值法测量高频下的相对介电系数和损耗角正切变Q值法的电路原理变Q值法的基

3、本测量原理根据待测试样的特征，测量C和tgδx变Q值法测量误差及其修正方法变Q值法的电路原理变Q值法（谐振升高法或Q表法）高频信号源：产生一定频率信号，且连续可调指示部分：谐振电压伏特计和回路电流安培计测量回路：标准电感和可变电容组成谐振回路，电源部分：采用松耦合加入测试回路变Q值法的松耦合方式采用松耦合目的：a.使信号的馈入基本上不引起回路品质因数的下降b.回路谐振时产生的过电压不影响发生器的输出电压稳定度和频率稳定度(1)低电阻耦合(2)低电感耦合(4)互感耦合(磁耦合)(3)电容耦合常用的松耦合L’L0Q表Q表的用途Q表可以测量：高频电感或谐振回

4、路的Q值；电感器的电感量及其分布电容量；电容器的电容量及其损耗角；Q表虽然型号较多。但是它们除频率范围、测量范围、测量精度等不完全一样外，基本原理与使用方法是相同的。以及电工材料的高频介质损耗、高频回路的有效并联电阻及串联电阻、传输线特性阻抗等。变Q值法的基本测量原理线路的品质因数Q定义为：Q=UC/E0UCQ的倒数定义为线路的损耗因数tgδ：tgδ=1/Q=E0/UC串联谐振时有：X=ωL-1/ωC=0回路电流I0=E0/(R0+RL)Uc=I0/ωC=E0/ωC(R0+RL)=E0/tgδ=E0QQ=UC/E0=kUCK=1/E0刻度成倍率变Q值法

5、测量电容和损耗角的原理A.小电容测试B.大电容测试C.损耗很大的电容器及介质材料测试A.小电容测试并联替代法，不接入和接入样品分别调谐振，两次测量读取测量值C1、Q1，C2、Q2。Rs’由如图等值变换计算确定实部相等：因ω很高，RS又较大，所以有：A.小电容测试根据虚部相等：B.大电容测试串接如电感端a.串联替代法b.借助损耗很小的标准电容器构建并联替代法B.大电容测试样品串入电感线圈回路前，谐振时，调谐电容读数为C1，a.串联替代法样品串入电感线圈回路后，谐振时，调谐电容读数为C2，所以B.大电容测试b.借助损耗很小的标准电容器构建并联替代法将辅助电

6、容并在调谐电容两侧，调谐振，读数为C1，Q1；将待测电容并在调谐电容两侧，调谐振，读数为C2，Q2。小电容的并联替代法c.对损耗大的电容或介质材料测试基本思想：借助于一小损耗的辅助电容器CN与被测电容串联组成一等效电路，将此等效电路并联在调谐电容两端，从而使回路谐振曲线变尖锐，谐振峰值变明显，然后再求出附加电容器CN，QN通过计算得到试样Cx和tgδx损耗大时，谐振曲线比较平坦难以准确地测定回路谐振的发生。具体步骤：不接试样情况下，调谐得C1，Q1；辅助电容器并在调谐电容器两端，调谐得C2，Q2；辅助电容器与试样串联后并在调谐电容器两端，调谐得C3，Q

7、3；变Q值法测量误差及其修正方法a.变Q值法测量的是整个谐路得Q值，而不是电感线圈的Q值b.电感线圈本身存在固有分布电容C0，而不是纯电感，这在电路设计中未考虑这种影响c.连线电感和元件本身的残余电感影响残余电感影响电感测试影响电容测试变Q值法测量误差及其修正方法如采用替代法两次测量，则分布电容的测量结果影响不大，而对损耗角正切测量的影响必须加以修正。修正公式：变电容法校正回路Q值是利用谐振曲线的宽度ΔC与谐振回路损耗的关系来确定的。对电感固有分布电容的修正消除残余电感的方法谢谢各位评委和老师！