自动RCL电阻电容电感测量表.docx

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自动RCL电阻电容电感测量表

自动RCL（电阻电容电感）测量表

型号PM6303A

用户手册

美国FLUKE公司

装箱单和初始检查

1安装和安全须知………………………………………………………………………1-1

1.1安全须知………………………………………………………………………………1-1

1.1.1维护和维修………………………………………………………………………1-1

1.1.2接地………………………………………………………………………………1-1

1.1.3连接………………………………………………………………………………1-2

1.1.4电压和保险管……………………………………………………………………1-2

1.2仪器的工作位置………………………………………………………………………1-2

1.3射频干扰抑制…………………………………………………………………………1-2

2主要特点………………………………………………………………………………2-1

3操作指导………………………………………………………………………………3-1

3.1概况……………………………………………………………………………………3-1

3.2开机……………………………………………………………………………………3-1

3.3自检……………………………………………………………………………………3-1

3.4简明检查步骤…………………………………………………………………………3-1

3.4.1概述………………………………………………………………………………3-1

3.4.2功能测试…………………………………………………………………………3-2

3.5操作和应用…………………………………………………………………………3-2

3.5.1控制元素，显示和连接………………………………………………………3-2

3.5.2测量设置和附件………………………………………………………………3-4

3.5.3自动0修整……………………………………………………………………3-5

3.5.4元件测量………………………………………………………………………3-6

3.5.5益出与错误信息………………………………………………………………3-6

3.5.6量程极限的元件测量……………………………………………………………3-7

3.6测量原理……………………………………………………………………………3-8

3.7自诊断………………………………………………………………………………3-9

4特性……………………………………………………………………………………4-1

4.1安全和电磁兼容性要求……………………………………………………………4-1

4.2运行规格……………………………………………………………………………4-1

4.3电源…………………………………………………………………………………4-4

4.4环境条件……………………………………………………………………………4-4

4.5安全和质量数据：

机壳尺寸………………………………………………………4-5

4.6附件…………………………………………………………………………………4-5

5性能测试………………………………………………………………………………5-1

5.1介绍……………………………………………………………………………………5-1

5.2推荐测试设备…………………………………………………………………………5-1

5.3自检，错误信息………………………………………………………………………5-2

5.4性能测试………………………………………………………………………………5-2

5.4.1测量电压…………………………………………………………………………5-2

5.4.2测量频率…………………………………………………………………………5-2

5.4.3开路电压修整……………………………………………………………………5-3

5.4.4短路电压修整……………………………………………………………………5-3

5.4.5电阻测量…………………………………………………………………………5-3

5.4.6电容/电感测量…………………………………………………………………5-3

6限制性保证和责任范围，合格声明

插图

Fig.1前面板视图

Fig.2后面板视图

Fig.3PM9240/TWE，表面贴装器件镊子

Fig.4PM9540/BAN，4芯测试电缆和香蕉插头

Fig.5PM9541A，4芯测试电缆

Fig.6单和双测试接线端子

Fig.7PM9542SMD，表面贴装器件适配器

Fig.8PM9542A，RCL适配器

服务中心

装箱单

装箱后应包括以下部件

FlukePM6303A自动RCL表1kHz1台

用户手册1本

电源电缆1根

保险管2个

单测试接线端子2个

初始检查

检查包装运输应完整无损坏。

若发现遗漏和损坏，立即声明，包括承运人，并通知Fluke销售或服务机构修理或更换仪器。

地址在手册背后

该仪器的性能测试可根据本手册第5章进行。

第一章

安装和安全须知

1安装和安全须知

1.1安全须知

该仪器出厂时满足有关安全规定。

为保持该仪器状况和安全操作，请仔细遵循下列说明：

1.1.1维护和维修

失败与过度重压：

如果怀疑仪器不安全，立刻停止工作以避免任何无意操作。

出现下列情况应考虑仪器处于不安全状态：

·有物理损坏

·不工作

·超过允许极限的重压

拆卸仪器

警告

该仪器的校准，维护和维修只能由受过训练的并了解危险后果的人员进行。

为避免电压，禁止非合格人员不能将外壳打开。

在移去外壳之前，断开所有的电源。

断电后仪器内的电容会保持几秒钟的充民状态。

1.1.2接地

在作其它任何连接之前，仪器必须通过三芯电源电缆连接保护性地线。

电源插头须插入接地插座。

不能因延长连线失去接地保护。

（使用电源延长线时，仍请连接接地保护。

）

不能将保护接地接至面板上的测量点上，以及四个电路地接点或连接外地接地插头的接点。

1-1

警告

断开任何仪器内部或外部保护性接地或断开接地端子都可以损害仪器。

严禁故意断开接地保护。

1.1.3连接

电路地电位连接至前面板上八个接点中的四个，并通过并联的电阻电容连接至机箱。

外部接地接点也接到机箱。

这样可以避免交流接地回路，同时提供良好射频接地。

如果测量设置中的电路地电位不同于保护性接地电位，应保证面板上的四个接地接点不被连接。

1.1.4电压和保险管

在连接电源之前应保证仪器设置到正确的（市电）电压。

警告

为避免意外，更换保险管和调整电源电缆通电应由合格人员进行，以避免危险。

出厂时，仪器电压设置如下：

型号

编号

（市电）电压

电源线

PM6303A

PM6303A

PM6303A

PM6303A

PM6303A

954206303101

954206303103

954206303104

954206303105

954206303108

220V

120V

240V

220V

240V

欧洲通用

北美

英国

瑞士

澳大利亚

电压设置和保险管规格在后面板上有提示。

应确保保险管的型号和电流规格符合要求。

严禁使用维修后的保险管或短接保险。

不要损害该重要安全特性。

仪器共有下列电压设置：

100V，120V，220V，和240V，交流。

可通过后面板电源连接头旁边的选择器来选择上述标称电压。

保险管在同一位置的槽内。

需进行电压选择或更换保险管时，先断开电源线，再用小起子橇开（见图）。

（图略）

1.2仪器的工作位置

将仪器置于水平平面操作。

确保通风孔不被阻塞。

不要将仪器置于阳光下或靠近热源。

1.3射频干扰抑制

仔细检测射频干扰和抑制。

如果与其它射频干扰抑制较差的仪器连接而出现射频干扰时，需采用进一步的抑制措施。

1-2

第二章

主要特点

2主要特点

自动RCL（电阻电容电感）测量表用于精密测量电阻，电容和电感。

仪器具有自动功能和自动量程。

能对被测元件进行大量程的快速和精确测量。

通过仪器面板上的端口和PM9541A四芯测试电缆或PM9542A四终端测试适配器可以被测元件进行测量。

也有适用于表面贴装器件的PM9542SMD适配器或PM9540/TWE表面贴装镊子。

四位大屏幕液昌及时显示测量结果，读数，尺寸和等数的电路符号，并每秒刷新两次。

测量过程，计算和换算结果显示均由微处理器控制。

在自动模式下，无论待测的是电阻，电容还是电感，其主要显示参数能被自动设置。

例如，对品质因数在1与500之间的电感，仪器显示串入的电感值和与等效的电路符号一致的电阻与电感的串联。

在自动模式下，还可以通过按钮托运选择八个元件参数：

·品质因数Q

·损耗因数D

·并联电阻RP

·串联电阻RS

·阻抗Z

·并联电容CP或并联电感LP

·串联电容CS或串联电感LS

·相位Ф

对电解电容，内部直流偏置电压可被加至测量电压之中。

自动RCL（电阻电容电感）测量表尤其适合于实验室，质量控制，维修站和教学目的。

2-1

第三章

操作指导

3操作指导

3.1概述

本节概述操作中所需的步骤和必要准备。

识别和简明描述前后面板上的控制和显示和实际操作说明。

3.2开机

警告

开机之前确保该仪器的安装合乎第一章的要求

在仪器按1.1.4节要求连接上市电后，可将面板上的开关置于“on”开机。

第4章中的技术规格是在仪器按第一章安装后并预热5分钟的条件下给出。

关机后须等待5秒以上方可再次开机，以便仪器内放电充分和复位。

3.3自检

仪器开机后对PROM，处理器RAM和外部RAM实行自检。

之后屏幕上排显示软件版本一秒钟，屏幕上所有的LED显示段显示2秒钟，最后仪器回到上次关机前状态。

可能的出错显示如下：

例Err2

数字的含义：

1程序记忆储存检查类

2RAM处理器

3外部RAM

4记忆备份

详情参见3.5.5

3.4简明检查步骤

3.4.1概述

本过程利用最少步骤检查仪器各项功能，前提是测试者熟悉仪器及其特性。

如开机不久就进行测试，可能因预热不足而偏离技术规格。

3-1

警告

开机之前确保该仪器的安装合乎第一章的要求。

3.4.2功能测试

开机后自检立刻进行。

然后仪器回到上次关机前设置状态。

（参见3.3）

插入提供的测试接线端子到面板的连接端口（标记面对面）。

（图略）

按下绿色AUTO键：

显示：

AUTO

按ZEROTRIM键。

这时显示：

“BUSY”三秒。

如果ZEROTRIM操作不成功，显示“FAIL”参见3.5.3

如果ZEROTRIM操作成功，显示“PASS”

插入已知元件到测试接线端子，例如1欧姆电阻

显示：

（图略）

当显示正确时，功能测试完毕。

3.5操作和应用

3.5.1控制元素，显示和连接

3.5.1.1面板

按键

描述功能

（图略）电源开关

根据测量要求选择按键

AUTO自动测量模式

主参数自动显示

Q品质因数

D损耗因数

RP并联电阻

RS串联电阻

Z阻抗

CP或LP并联电容或并联电感

CS或LS串联电容或串联电感

Ф相位

3-2

用于开关内部2V直流偏置电压（测量电解电容）。

用于自动0修整

·开路阻抗（>100kΩ）

·短路阻抗（<10kΩ）

四位的最大测量值。

星号表示元件超过准确度为0.25%的仪器测量范围。

测量单位显示：

MΩKΩΩ电阻

DEG（degree）相位

nFpFμFmF电容

μHmHHkH电感

主要元件等效的电路符号和记号

参数选择显示：

Q：

品质因数

D：

损耗因数

Z：

阻抗

ф：

相位

表明内部偏差电压已加上。

1kHz测量频率（固定）。

连接端口用于：

·四线测量的测试接线端子

·PM9542SMD，表面贴装器件适配器。

连接端口用于：

·PM9541B4线开尔文夹测试电缆。

·PM9542ARCL适配器。

·PM9540/TWE，表面贴装器件镊子。

·PM9540/BAN，4芯测试电缆和香蕉插头

3-3

3.5.1.2后面板

（图略）电源输入部分和保险管及电压选择

ac（交流）

详情参见1.1.4：

电压和保险管

3.5.2测量设置和附件

为精确测量，每次改变测量后都应执行ZEROTRIM（参见3.5.3）

测试接线端子

大多数普通元件都可以通过提供的接线端子插入面板上连接端口进行测量。

（图略）

PM9541B测试电缆和开尔文夹

利用测试电缆测量线路板上的元件或大元件。

测试电缆通过圆插头（红色记号，面对面）连接到仪器。

插头能自动锁定。

拉凸部分可解开插头锁定。

（图略）

PM9542ARCL适配器

RCL适配器能使你远离仪器面板测量元件。

RCL适配器也比直接使用面板连接端口能测量更大的元件。

（图略）

RCL适配器通过圆插头（红色记号，面对面）连接到仪器前面板。

提供的单双测试接线端子均可直接插入仪器前面板上的连接端口。

注：

为精确测量，只插入实际测量所需的测量接线端子，电缆或适配器。

PM9542SMD，表面贴装器件适配器

表面贴装器件适配器可备用于测量长度在2到10mm，深度>1mm，高度>0.5mm或直径>1mm的表面贴装器件。

为方便快速装卸器件，可将SMD适配器插入PM9542ARCL适配器。

也可以直接将表面贴装器件适配器插入仪器前面板连接端口，为方便插器件。

可将仪器置于倾斜位置（拆下提手）（图略）。

当用表面贴装器件适配器测量极小的电容特别是小于100pF，必须考虑因接触间隙产生装置杂散电容的影响。

（图略）

PM9540/TWE，表面贴装器件镊子

利用表面贴装器件镊子测量单个表面贴装器件或线路板上的表面贴装器件。

（图略）。

表面贴装器件镊子通过圆插头（红色记号，面对面）连接到仪器前面板。

3-4

对测量小电容时的开路修整，设置镊子的开口与元件大小一致。

两线测量技术以及镊子尖施加的压力会产生除RCL表的基本误差之外的一个测量误差，这是因为有了附加的串联电阻（典型情况0.02π）。

镊子尖上的灰尘或污染也会影响测量结果。

因此镊子尖应定期用无水酒精和柔性布清洁。

PM9540/BAN，测试电缆和香蕉插头

该电缆用于需要香蕉插头的应用场合。

（图略）

测试电缆通过圆插头（红色记号，面对面）连接到仪器前面板。

当进行开路0修整时，DRIVE+与SENSE+短接；DRIVE-与SENSE-短接。

对短路0修整，四个头短接。

两线测量

可以通过上排的两个连接端口在两线模式下对正常元件进行测量，为减少杂散电容和干扰，元件的腿不能太长。

这种连接也可以在8芯连接端口实现。

（图略）

第4章的技术规格是在四线测量的条件下给出，对低电阻和大电容用四线测量尤其重要。

3.5.3自动0修整

按下ZEROTRIM键约2秒，仪器执行测量设置的阻抗测量并将检测到的值储存。

显示“PASS”。

对以后的测量，该值会被考虑进去为保证精确测量，每次更改测量设置后均应执行0修整。

如果按下ZEROTRIM键时接有元件其阻抗<10Ω或>100kΩ元件的值将会被计算在内。

例如在开路或短路的测量设置下，仪器这时会显示一个负电阻值，或者是如果接入是电容会显示电感，反之亦然。

修整的数据会被储存即使关机也不会丢失。

短路修整

测量小电阻特别是100欧以下的电阻，测量设置时短接接点，按下ZEROTRIM键约2秒。

这时显示busy，仪器开始测量并储存检测到的值，即短路阻抗。

然后仪器显示PASS。

对以后的测量，这个值会被考虑进去，包含了线和接触阻抗。

在短路修整测量时，如果检测到的值大于10欧，仪器会显示FAIL。

3-5

开路修整

当测量小电容时，测量设置的开路阻抗会影响测量结果。

移去所有连接元件并按下ZEROTRIM键2秒。

仪器显示busy。

仪器再次开始测量以确定修整值，即开路阻抗，以便对以后的测量进行修整。

然后仪器显示PASS。

如果检测到的值小于100欧，仪器会显示FAIL。

对ZEROTRIM，DRIVE+应与SENSE+短接；同时DRIVE-与SENSE-短接。

到目前为止，Fluke提供的适配器都自动保证了这点，PM9540/BAN电缆和PM9542SMD适配器除外。

如果在特殊的应用场合用到PM9540/BAN电缆，当进行开路0修整时，DRIVE+与SENSE+短接；DRIVE-与SENSE-短接。

对短路0修整，四个头短接。

3.5.4元件测量

选择一种方便的测量设置（参见3.5.2），若需要，按下ZEROTRIM键，插入元件。

小心：

为避免损坏仪器，当电容上的残留电荷大于5V时，应先放电再将电容接入。

开机后，仪器自动取回前次关机前的测量设置，测量频率固定在1kHz。

大多数情况下，你只对元件的主要参数感兴趣。

在AUTO模式下会自动检测和显示。

按下绿色的AUTO键，显示AUTO，主参数的值和等效的电路符号。

定义主要参数的标准是Q=D=1（参见3.6），Q值与D值与内部1kHz的测量频率有关。

（图略）

如果想显示其它参数，按相应的键：

Q品质因数（tanφ;Q=1/D）

D损耗因数（tanφ;D=1/Q）

Rp并联电阻

Rs串联电阻

Z阻抗

Cp或Lp并联电容或并联电感

Cs或Ls串联电容或串联电感

φ相位

电解电容测量时要加上偏差电压，按DCBIASON键，显示DCBIAS2V

3.5.5益出与错误信息

当超过下列极限时，显示位的中间段会闪烁：

-电阻>200MΩ

3-6

-电阻>100mF

-电感>20kH

-品质/损耗因数>500

这些显示段也会在测量电阻或电感并打开DCBIAS时闪烁，表明元件有直流电通过。

数字位前的星号表示元件超过准确度为0.25%的仪器测量范围。

在操作中仪器检查修整数据，测量范围设置，记数器和与记存器的通讯，出错显示如下：

Err3外部RAM错误

Err5修整数据错误

Err6测量范围设置错误

Err7记数器益出

Err8参考测量错误

Err1,2和4信息出现在开机时：

参见3.3。

3.5.6量程极限的元件测量

如前所述，在AUTO模式下，仪器确定和显示被测元件的主参数。

由测量频率来确定电搞或电阻为主参数。

PM6303A测量时的频率为1kHz。

当测量低阻电容和电感或高阻时，必须把这个因数考虑进去。

例如，测量10MΩ的电阻时，仪器会认为是电容而且是电阻，因为这时电阻上并联电容已起主导作用。

损耗电感：

当测量小的损耗电感时，串联的损耗电阻通常被确定为主参数显示，这是因为在1kHz，串联的电阻很低。

所以要显示Ls或Lp，按下Cs或Ls或者Cp或Lp键。

高容值的电容，如电解电容：

因为大电容的电抗很小，串联电阻起主导作用，导致Q<1，这时显示并联电阻Rp。

所以要显示电容值，按下Cp或Lp或者Cs或Ls键。

高阻电阻：

当测量兆欧级的电阻时，寄生的并联电容会确定为主参数显示，按下Rp或Rs可显示电阻值。

与寄生电容并联的大电感：

元件的谐振频率可能小于测量频率1kHz。

在1kHz，元件表现为电容，因此把寄生电容作为主参数显示。

3-7

在kH范围内的大电感：

测量结果会受到相关的小并联电容影响。

使用ZEROTRIM，消除装置的杂散电容影响。

铁磁芯电感

当测量铁磁芯电感时，由于饱和效应，当电压和电流幅度增大时，电感值减小。

因此须较小的信号源。

对PM6303A，开路电压的有效值为2伏，内阻400欧。

元件的阻抗决定电流的幅度。

为达到更小的电流幅度，可在测量输出与电路地之间接上71.5欧以上的附加电阻。

为此PM9541B开尔文夹测试电缆最为合适。

如图所示，加如该电阻后由于分压关系，降低了驱动级。

（图略）

下图显示在加入7.15欧的并联电阻条件下，测量电压和电流与测试元件的函数关系。

加入该电阻后，电感在测量范围的误差最大值为0.5%。

（图略）

忽略被测元件的阻抗，可计算出不同驱动级Vm所需的Rp：

（公式略）

3.6测量原理

元件的测量是基于电流电压技术。

测出元件上的电流和电压后转换为二进制值。

CPU根据这些值计算元件的电参数，再依据选择的参数来显示（无论是手动选择还是自动模式下电阻，电容和电感主参数自动选择）。

每次测量过程持续约0.5秒钟，由五次单独测量组成，所有的结果被储存和计算求值。

最后结果经转换显示。

五次单独测量如下：

1.参考测量

在每次测量过程开始，先执行参考测量。

所测数据作为后续四次测量的参考。

2.电压测量：

0°

3.电压测量：

90°

4.电流测量：

0°

5.电流测量：

90°

最后一次测量结果后，五次测量的数值被储存。

利用这些数值，微处理器计算出等效的串联电阻Rs，等效串联电抗Xs，和元件的品质Q=Xs/Rs。

再自动模式下，微处理器决定主参数，Rs，Rp，Cp，或Ls，计算其数值在和等效的电路符号一起显示。

如托运选择了其它参数，该参数责会被计算和显示。

这之后仪器进入下一次包含五次单独测量的另一测量过程。

（图略）

3-8

下面的相位图和公式是有关元件值的基本数字推倒计算。

（图略）

图中的I和V的相位关系是指一损耗电感。

在每一测量过程中，将确定以下几项：

Vp，Vq，Ip，Ip

从上述几项计算出串联电阻和电抗：

（公式

（1），

（2）略）

有下面的等效电路：

（图略）

品质因数：

Q=tanΦ=1/D=|Xs|Rs（3）

损耗因数：

D=tanδ=1/Q=|Rs|Xs（4）

Q值的大小和Xs的符号元件的哪个参数起主导作用。

Xs为正=电感

Xs为负=电容

其它参数的计算如下：

（公式若干略）

例：

利用五步单独测量，根据公式

（1）和

（2）计算出Rs和Xs

Rs=3.037kΩ

Xs=-15.197kΩ

仪器可计算出：

Q=|Xs|/Rs=5.004

根据AUTOMode判断图的标准，这里Xs为负且1

（图略）

主参数Cp的计算可根据下面的公式：

（公式略）

3.7自诊断

测试程序包含下面六个子程序：

Pro1显示测试

Pro2键盘测试

Pro3储存寄存器测试

Pro4单独测量步骤测试

Pro5测量过程测试

Pro6测量范围设置测试

3-9

测试4，5和6作为维修人员发现故障的一个帮助。

打开仪器进行在线路中测量是必要的，因此维修手册中有关于这些测试的描述。

开机时按下AUTO键，上电例行程序后，显示bESb，然后是1至6子程序菜单。

可简单地通过按键选择和执行要求的程序。

再次按键并持续一秒钟则返回子程序菜单。

关机即可退出测试程序。

程序1：

显示测试

显示测试检查液晶显示和相应的解码器和驱动器。

当子程序菜