电容与介质损耗角正切的测量下_精品文档PPT文件格式下载.ppt

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同理，同理，bb端作为测试端，有端作为测试端，有：

一、双T电桥C21、C31接试样时，电桥重新平衡时的接试样时，电桥重新平衡时的C2、C3。

C20、C30不接试样时，电桥平衡时的不接试样时，电桥平衡时的C2、C3；

一、双T电桥2.双双T电桥用于高频测试且能获得高精度的原因：

电桥用于高频测试且能获得高精度的原因：

（1）.分布电容影响较小分布电容影响较小B，D接地，不存在对地分布电容A，C两点对地电容：

与电源和指示器并联AE、EC、AF、FC间的杂散电容对电容测量无影响，对损耗角的影响可以估计出来。

E，F分布电容采用替代法可以减弱aa端作为测量端，有：

（2）.结构上可以作得很对称，可以抵消一些影响。

结构上可以作得很对称，可以抵消一些影响。

2.双双T电桥用于高频测试且能获得高精度的原因：

（3）.仪器结构紧凑，连接导线短，接头采用仪器结构紧凑，连接导线短，接头采用同轴型连接器等，使这种电桥不需要特殊同轴型连接器等，使这种电桥不需要特殊屏蔽措施。

屏蔽措施。

适用的频率范围可达到适用的频率范围可达到250MHz250MHz二、谐振法v1.谐振法的基本原理v2.四种常见的谐振法：

v变电阻法、变电导法、变Q值法、变电纳法（或失谐法）1.谐振法的基本原理谐振法的基本原理串联谐振电路串联谐振电路等效电抗：

某一频率使得此时为串联谐振。

串联谐振角频率串联谐振频率串联谐振时，电路的特殊现象：

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。

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有效值都将远大于激励电压的有效值阻抗的模最小串联谐振电路串联谐振电路激励供给电路的能量全转化为电阻发热。

激励供给电路的能量全转化为电阻发热。

为了维持振荡，激励必须不断供给能量补偿电阻的发为了维持振荡，激励必须不断供给能量补偿电阻的发热消耗，与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电热消耗，与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电路消耗的能量越少，电路的路消耗的能量越少，电路的品质品质越好。

越好。

谐振时，电感电压与电容电压等值异号，即电感电容吸谐振时，电感电压与电容电压等值异号，即电感电容吸收等值异号的无功功率，使电路吸收的无功功率为收等值异号的无功功率，使电路吸收的无功功率为0；

3.电场能量和磁场能量都在不断变化，但此增彼减，互相补电场能量和磁场能量都在不断变化，但此增彼减，互相补偿，这部分能量在电场和磁场之间振荡，全电路电磁场能偿，这部分能量在电场和磁场之间振荡，全电路电磁场能量总和不变；

量总和不变；

串联谐振电路串联谐振电路谐振时，电磁场总能量不变，应等于电场（或磁场）能量的最大值：

定义谐振电路的品质因数为：

回路的回路的Q值可达几十到几百。

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，所以又叫百倍，所以又叫电压谐振电压谐振。

1.谐振法的基本原理谐振法的基本原理v基于回路谐振特性而建立的测试方法。

v理论上讲，其准确度不如交流电桥。

v测试电路简单，不需特殊屏蔽、保护，使用方便。

v由于其使用方便，在高频测量中最常采用。

v集中参数谐振电路通常采用电感、电容组成谐振回路；

与高频信号作松耦合进行测试；

试样电容与调谐电容器并联；

谐振指示器用（伏特计）与试样电容并联。

1.谐振法的基本原理谐振法的基本原理1.1.变电阻法变电阻法2.2.变电导法变电导法4.4.变电纳法变电纳法（失谐法失谐法）5.5.变变QQ值法值法（谐振升高法谐振升高法）3.3.变频法变频法测测tg由于具体方法和线路不同分为五种：

由于具体方法和线路不同分为五种：

替代法测电容：

不接试样，调电容使电路不接试样，调电容使电路发生谐振，电容读数为发生谐振，电容读数为C1，接试样，调电容使电路发接试样，调电容使电路发生谐振，电容读数为生谐振，电容读数为C2，2、谐振法变电阻法变电阻法2.接入试样。

1.闭合开关，可变电阻短路。

3.改变C使谐振。

谐振电流：

基本特点：

谐振回路中串联一可变的标准电阻。

步骤：

1.接入试样接入试样，闭合开关，调C使电路谐振。

谐振发生时，电流表的读数最大。

谐振法变电阻法变电阻法损耗较小损耗较小2.取出试样取出试样，打开开关，调C使电路谐振，此时电容为C2，同时调节R使回路电流仍为I0，此时电阻为R。

简单数学推导得：

变电阻法误差的来源变电阻法误差的来源v由于串联电阻的存在，使线圈L和标准调谐电容器C不能同时接地，因而杂散电容将并联于R和安培计上。

v随着频率的增加，误差也随之增加，此法适合于较低的频率场合。

谐振法变电导法变电导法与调谐电容并联的电导代替回路中串联的电阻其测量方法与变电阻法完全相同其测量方法与变电阻法完全相同1.接入试样接入试样，打开开关，调C使电路谐振。

2.取出试样取出试样，闭合开关，调C使电路谐振，此时电容为C2，同时调节R使回路电流仍为I0，此时电阻为R。

谐振法Q表法表法变变QQ值法（谐振升高法或值法（谐振升高法或QQ表法）表法）（11）变）变QQ值法的电路原理值法的电路原理高频信号源：

产生一定频率信号，且连续可调高频信号源：

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，测量回路：

标准电感和可变电容组成谐振回路，电源部分：

电源部分：

采用采用松耦合松耦合加入测试回路加入测试回路Q表法表法采用松耦合目的：

采用松耦合目的：

a.a.使信号的馈入基本上不引起回路品质因数的下降使信号的馈入基本上不引起回路品质因数的下降b.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）

（1）低电阻耦合低电阻耦合

（2）

（2）低电感耦合低电感耦合（4）（4）互感耦合互感耦合（磁耦合磁耦合）（3）（3）电容耦合电容耦合常常用用的的松松耦耦合合LL0常用的松耦合方式常用的松耦合方式v低电阻耦合v将信号电压通过宽频低阻分压器R、R0耦合到小电阻R0上；

vR0串联在LC回路中；

vR0应比整个回路损耗电阻小得多，且具有极低的电感（L,从而限制了电容耦合在很高频率下应用。

用于用于100MHz100MHz以下频率以下频率常用的松耦合方式常用的松耦合方式v互感耦合（磁耦合）v通过电感线圈之间的互感将高频信号耦合到串联谐振回路中；

v通过调整将L和L之间的距离，就可调节耦合强弱，从而达到适度的松耦合。

应用的最高频率可达应用的最高频率可达1000MHzQ表法表法v将高频信号源、指示部分、测量回路、电源部分做到一起，就形成了Q表。

Q表的用途表的用途vQ表可以用来测量高频电感或谐振回路的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、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。

vQ表虽然型号不少。

但是它们除频率范围、测量范围、测量精度等不完全一样外，基本使用方法是相同的。

（2）变）变Q值法的测量原理值法的测量原理Q表法表法线路的品质因数线路的品质因数Q定义为：

定义为：

Q=UC/E0UCQ的倒数定义为线路的损耗因数的倒数定义为线路的损耗因数tg：

tg=1/Q=E0/UC串联谐振时有：

串联谐振时有：

X=L-1/C=0回路电流回路电流I0=E0/（R0+RL）Uc=I0/C=E0/C（R0+RL）=E0/tg=E0QQ=UC/E0=kUCk=1/E0倍率倍率刻度成倍率Q表法表法v（3）变）变Q值法测量电容和损耗角的原理值法测量电容和损耗角的原理a.小电容测试小电容测试b.大电容测试大电容测试c.对损耗大的电容或介质材料测试对损耗大的电容或介质材料测试Q表法表法a.小电容测试小电容测试一般采用替代法，不接入和接入样品分别两次测量读取测量值C1、Q1，C2、Q2不接入样品，不接入样品，选用适当线圈选用适当线圈L，调节，调节到到规定定频率，率，调节调谐电容使回路容使回路发生生谐振，振，记下下C1，Q1。

接入样品，接入样品，保持保持不不变，减小，减小调谐电容容C使回路恢复使回路恢复谐振，振，记下下C2，Q2。

由由可得，可得，Q表法表法根据虚部相等：

根据虚部相等：

Rs由如图等值变换计算确定由如图等值变换计算确定实部相等：

实部相等：

因因很高，很高，RS又又较大，所以有：

大，所以有：

a.小电容测试小电容测试Q表法表法b.大电容测试大电容测试串接如电感端可借助损耗很小的辅助标准电容采用并联替代法测试可借助损耗很小的辅助标准电容采用并联替代法测试串联替代法测试串联替代法测试当被测电容较大时，利用调谐电容的并联替代法无法测量。

当被测电容较大时，利用调谐电容的并联替代法无法测量。

Q表法表法根据等效电路推算：

根据等效电路推算：

串联替代法测试串联替代法测试选用适当线圈选用适当线圈L接入接入A、B端，调节端，调节到到规定定频率，率，调节调谐电容使回路容使回路发生生谐振，振，记下下C1，Q1。

将被将被测电容容Cx与与L串串联后后接入接入A、B端，保持端，保持不不变，调节调谐电容容C使回路恢复使回路恢复谐振，振，记下下C2，Q2。

作业！

Q表法表法可借助损耗很小的辅助标准电容，可借助损耗很小的辅助标准电容，采用并联替代法测试采用并联替代法测试先将辅助标准电容与调谐电容并联，先将辅助标准电容与调谐电容并联，选用适当线圈选用适当线圈L，调节，调节到到规定定频率，率，调节调谐电容使回路容使回路发生生谐振，振，记下下C1，Q1。

再将样品与与调谐电容并联，再将样品与与调谐电容并联，保持