高频Q表及其应用课件.ppt

1、1 谐振法测量集中参数元件谐振法测量集中参数元件 谐振法又称Q表法，是以LC谐振回路谐振特性为基础而进行测量的方法。在高频段，谐振法受杂散耦合等的影响较小，且比较符合电感、电容的实际工作情况，因此，谐振法高频段测量结果比较可靠，是测量高频元件的常用方法。1.Q表的组成及工作原理2 测量电感3 测量电容4 Q表实例及使用方法21.Q1.Q表的组成及工作原理表的组成及工作原理 谐振法构成的测量仪器称为Q表，适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分组成，图1为Q表工作原理图，设测量回路电流有效值、总电感、总电容为I、

2、L、C。Q表各组成部分的作用如下：信号源耦合回路Q值电压表LxR+Us测量回路图1 Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI3（1）信号源信号源为正弦信号源，其振荡频率范围即为Q表工作频率范围。（2）耦合回路它将信号源输出的信号馈入到测量回路，其耦合方式通常为电阻耦合方式，称之为插入电阻，为减小信号源对测量回路的影响，要求耦合电阻R2要很小（如0.04）。高频段、超高频段Q表则分别选用电容、电感作为Q表耦合元件。信号源耦合回路Q值电压表LxR+Us测量回路图1 Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI4（3）Q值电压表即Q值刻度的电压表，用于指示Q值大小。当Q值电压表指示电压最

3、大时，测量回路处于谐振状态。信号源耦合回路Q值电压表LxR+Us测量回路图1 Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI5（4）测量回路即LC谐振回路，它由电感、电容及回路等效损耗电阻R组成。Q表就是根据该回路的谐振特性来测量的。如果测量回路处于谐振状态，则存在如下关系：I=Us/R=UL/XL=UC/XC Q=XL/R=XC/R Q=UC/Us=UL/UsLCff210s 120CLLC201信号源耦合回路Q值电压表LxR+Us测量回路图1 Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI（6-9）6可见，在Us一定时，电压表可以刻度成为Q值指示器；改变Io值可以扩大品质因数的测量范围

4、，电流表则变成了Q值倍乘指示器。72 测量电感测量电感 谐振法测量电感，除了依据式（6-9）直接测量（直接法）外，还包括串联替代法和并联替代法。2.1 串联替代法串联替代法 串联替代法适合测量小电感，如图2所示，图中信号源与测量回路之间采用的互感耦合方式为松耦合，否则，信号源内阻将严重影响测量回路的谐振特性而产生谐振点误判。其测量步骤如下：Lx图2 串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V8直接法用直接法测试电感量的电路图如下所示，选用已知标准电容Cs和被测电感Lx组成谐振回路，调节振荡电路的输出频率，当电压表的读数达最大，即谐振回路达到串联谐振状态。这时振荡电路输出信号的频率f 将等

5、于测量回路的固有频率fo，即 L高 频振荡器CV图 谐振法的基本电路由此可求得电容Lx值 用直接法测得的电感量是有误差的，上式的电容值还包括线圈的分布电容和引线电容，而标准可变电容的刻度中不包括这两项电容值，使测试结果为正误差，即测试值大于实际值。若要消除误差，应采用替代法。)CL1/(2x0 ffsf C1/4Lx2029将1、2端短接，调节Cs到较大电容C1位置，调节信号源频率，使回路谐振，设谐振频率为f0，此时满足：（6-10）去掉1、2之间的短路线，将Lx接入回路，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使回路重新谐振，此时满足：（6-11）求解式（6-10）和式（6-11）组成的方程组

6、，得：120241CfLLx图2 串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V2202x41CfLL2120221x4CCfCCL10 2.2 并联替代法并联替代法 并联替代法适合测量大电感，始终将图2中1、2两端短接。其测量步骤如下：不接入Lx，调小可变电容Cs为C1，调节信号源频率使回路谐振，设谐振频率为f0，此时满足：（6-12）将Lx接至3、4端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使回路重新谐振，此时满足：（6-13）求解式（6-12）和式（6-13）组成的方程组，得：120241CfL2202x411CfLL)(4112202xCCfLLxM1234CsL信号源V11 3 测

7、量电容测量电容 谐振法测量电容，除直接法外，一般采用串联替代法和并联替代法。替代法可以有效地消除分布电容或引线电感所造成的影响。串联替代法 并联替代法12直接法用直接法测试电容量的电路图如下所示，选用一适当的标准电感L，与被测电容Cx组成谐振电路，调节高频振荡电路的频率，当电压表的读数达最大，即谐振回路达到串联谐振状态。这时振荡电路输出信号的频率f 将等于测量回路的固有频率fo，即 L高 频振荡器CV图 谐振法的基本电路)LCx1/(20 ff由此可求得电容Cx值 L1/4Cx202f由直接法测得的电容量是有误差的，因为它的测试结果中包括了线圈的分布电容和引线电容，为了消除这些误差，宜改用替代

8、法。133.1 串联替代法串联替代法 串联替代法适合测量大电容，如图2所示。其测量步骤如下：将1、2端短接，调小可变电容Cs为C1，调节信号源频率使测量回路谐振，设谐振频率为f0。去掉短路线，将被测电容Cx接至1、2端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使测量回路重新谐振。上述两步，测量回路中的电感以及前后两次的谐振频率未变，因此，前后两次测量回路的等效电容值是相等的，即2x2x1CCCCCLx图2 串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V143.2 并联替代法并联替代法并联替代法适合测量小电容，如图2所示，图中1、2端始终短接或接入一标准电感，其测量步骤如下：1）不接入被测电容C

9、x，调大可变电容Cs为C1，调节信号源频率使测量回路谐振，设谐振频率为f0。2）将被测电容接至3、4端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使测量回路重新谐振。3）上述两步，测量回路中的电感以及前后两次的谐振频率未变，因此，前后两次测量回路的等效电容值是相等的，即 C1=C2+Cx Cx=C1C2Lx图2 串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V154 Q表实例及使用方法表实例及使用方法 图6.2为QBG-3型Q表面板结构图，它的使用方法如下：图6.2QBG-3型Q表面板图主调电容度盘Cx接线柱Lx接线柱开定位零位校直Q值范围Q值零位校直Q1定位表Q值定位细调定位粗调波段开关频率旋钮

10、pFL.f对照表微调CL164.1 测量准备测量准备测量前先对定位表和Q值表进行机械调零，然后将定位粗调逆时针调到底，将“定位零位校直”和“Q值零位校直”置于中间，“微调（电容）”调到零，开机预热10min。图6.2QBG-3型Q表面板图主调电容度盘Cx接线柱Lx接线柱开定位零位校直Q值范围Q值零位校直Q1定位表Q值定位细调定位粗调波段开关频率旋钮pFL.f对照表微调CL174.2 电感线圈电感线圈Q值的测量值的测量将被测线圈接到Lx接线柱上；调节频率旋钮及波段开关至测量所需的频率点；选择合适的Q值挡级；调节“定位零位校直”旋钮使定位表指示为零，调节定位粗调及定位细调旋钮使定位表指针指到“Q1

11、”处；调整主调电容度盘远离谐振点，再调节“Q值零位校直”使Q值表指针指在零点上，最后调解主调电容度盘和微调旋钮使回路谐振（Q值表指示最大），则Q值表的示值即为被测线圈的Q值。主调电容度盘Cx接线柱Lx接线柱开定位零位校直Q值范围Q值零位校直Q1定位表Q值定位细调定位粗调波段开关频率旋钮pFL.f对照表微调CL184.3 电感量的测量电感量的测量首先估计一下被测线圈的电感量，按照表2选出对应频率，再调节波段开关及频率旋钮使信号源频率达到所需频率值；将“微调”置于零点，调节主调电容度盘使Q值表指示最大。此时，被测线圈的电感量等于主调电容度盘上读出的电感值乘以L、f、倍率对照表中的倍率。表表2 L2

12、 L、f f、倍率对照表、倍率对照表电感电感倍率倍率频率频率0.11H0.125.2MHz1.010H17.95MHz10100H102.52MHz0.11.0mH0.1795kHz1.010mH1252kHz10100mH1079.5kHz194.4 线圈分布电容的测量线圈分布电容的测量将主调电容度盘调至某一适当电容值上（一般为200pF），记为C1；再调节波段开关及频率旋钮使Q值表指示最大，即找到谐振点f1；重新调节波段开关、频率旋钮使信号源频率为f1的两倍，然后调节主调电容度盘使Q值表指示最大，记为C2。则分布电容量C0可由下式计算：C0=(C14C2)/34.5 电容量的测量电容量的测

13、量被测电容量大小不同，其测量方法也不同。主要有以下两种情况：（1）小于460pF电容的测量20可以采用并联替代法来测量。从Q表附件中选取一只电感量大于1mH的标准电感接至Lx接线柱，将“微调”调到零，主调电容度盘调至最大（500pF），记为C1；然后调节“定为零位校直”和“Q值零位校直”旋钮使定位表及Q值表指示为零，再调节定位粗调及定位细调旋钮使定位表指针指在“Q1”处；最后调节频率旋钮及波段开关，使Q值表指示最大。将被测电容接至Cx接线柱，重调主调电容度盘使Q值表指示最大，此时度盘读数为C2，则被测电容Cx等于：Cx=C1-C22）大于460pF电容的测量可以采用串联替代法来测量。将标准电感接至Lx接线21柱，调节主调电容度盘，使Q值表指示最大，读盘读数记为C1；取下标准电感，将其与被测电容串联后再接于Lx接线柱上，重调主调电容度盘使Q值表指示再次达到最大，此时度盘读数记为C2。被测电容Cx为：1221xCCCCC