陶瓷電子元器件阻抗分析儀   陶瓷電子元器件阻抗分析儀  電源檢查

（1） 供電電壓范圍：100  ～ 120 Vac  或 198  ～ 242 Vac 。與后面板電源設置有關。

（2） 供電頻率范圍：47  ～ 63 Hz。

（3） 供電功率范圍：不小于 80 VA。

（4） 電源輸入相線 L、零線 N 、地線 E  應與本儀器電源插頭相同。

（5） 本儀器已經經過仔細設計以減少因 AC  電源端輸入帶來的雜波干擾，然而仍應盡量使其在低 噪聲的環(huán)境下使用，如果無法避免，請安裝電源濾波器。

阻抗分析儀是一種通過測量復數阻抗參數評估電子元器件、材料或生物組織性能的高精度儀器，廣泛應用于電子、 、材料科學等領域?。

典型應用場景

電子元器件?：測試電容器、電感器、電阻器的阻抗特性?。

生物醫(yī)學?：如HRA人體電阻抗評測分析儀用于健康檢測?。

材料研究?：分析壓電陶瓷、介電材料的頻響特性?。

與LCR測試儀的區(qū)別

?頻域能力?：阻抗分析儀支持掃頻和圖形化顯示，而LCR測試儀僅固定頻率測量?。

?精度?：兩者接近，但阻抗分析儀在低頻段精度更高?

什么是阻抗分析儀？

阻抗分析儀是一種電子測試儀器，用于測量元件、電路或材料在一系列交流 (AC) 信號作用下的復阻抗特性曲線。

阻抗以歐姆（Ω）為單位，由兩種類型的交流電流對立面組成：電阻和電抗。

電抗是由材料、元件或電路的電感和電容引起的阻抗。雖然電阻與頻率無關，但電感、電容以及電抗都會隨頻率變化。

因此，阻抗實際上是一種動態(tài)特性，因為其電抗隨信號頻率而變化。

環(huán)境

（1） 請不要在多塵、多震動、 日光直射、有腐蝕氣體下使用。

（2） 儀器正常工作時應在溫度為 0℃~40℃ , 相對濕度≤75%環(huán)境下，因此請盡量在此條件下使 用儀器， 以保證測量的準確度。

（3） 本測試儀器后面板裝有散熱裝置以避免內部溫度上升，為了確保通風良好，切勿阻塞左右通 風孔，以使本儀器維持準確度。

（4） 本儀器已經經過仔細設計以減少因 AC  電源端輸入帶來的雜波干擾，然而仍應盡量使其在低 噪聲的環(huán)境下使用，如果無法避免，請安裝電源濾波器。

（5） 儀器長期不使用，請將其放在原始包裝箱或相似箱子中儲存在溫度為 5℃~40℃ , 相對濕度 不大于 85%RH  的通風室內，空氣中不應含有腐蝕測量儀的有害雜質，且應避免日光直射。

（6） 儀器特別是連接被測件的測試導線應遠離強電磁場，以免對測量產生干擾。

阻抗分析儀作為高精度測量儀器，其核心特性可歸納為以下方面：

1. ?寬頻率范圍?

覆蓋從直流（DC）到射頻（如120 MHz）甚至微波頻段（部分型號達3GHz）?，支持低頻電路、高頻元件及材料介電特性的全頻段分析。例如，支持20 Hz至120 MHz?，而 可達110 MHz?。

2. ?高精度測量?

采用自動平衡電橋技術和相敏檢測算法，基本精度可達±0.08%?，分辨率達10^-5（阻抗譜儀）?，可精準測量阻抗實部（R）、虛部（X）、相位角及等效電路參數（如Ls-Q、Cp-D）?。

3. ?多功能測試模式?

?掃描類型?：支持線性/對數頻率掃描、電壓/電流偏置掃描及分段掃描?。

?分析功能?：阻抗譜、導納譜分析，并通過導納圓圖、對數曲線直觀判斷器件缺陷（如壓電陶瓷分層）?。

?擴展能力?：集成溫控單元（-160℃~400℃）?，支持多環(huán)境條件測試。

4. ?圖形化與自動化?

結果以圖表（如導納圓圖、阻抗模值曲線）顯示，便于快速定位問題?。

支持軟件編程實現自動化測試，兼容工業(yè)檢測系統(tǒng)?。

5. ?抗干擾與可靠性?

通過校準補償（如端口擴展誤差消除）和抗噪聲設計，確保惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行?，部分型號內置40V直流偏置源?。

典型應用場景

?電子元件?：電感、電容、壓電陶瓷的阻抗特性評估?。

?材料科學?：聚合物固化、陶瓷相變分析?。

?生物醫(yī)學?：細胞阻抗監(jiān)測及微流控系統(tǒng)測試?

溫度：

電阻器、電感器和電容器大多與溫度相關，其溫度系數對阻抗行為至關重要。為確保準確測量，應在穩(wěn)定的溫度環(huán)境下進行， 佳選擇是受控的實驗室條件。若需現場工作，應盡量避開溫度急劇變化的環(huán)境。

濕度：

高濕度可能導致冷凝，進而影響元件和電路的電氣性能。因此，使用除濕機等設備確保低濕度環(huán)境至關重要。

電磁干擾：

阻抗測量易受電磁干擾影響，特別是在涉及半導體或高頻應用的敏感設備中。為確保測量準確性，應在屏蔽環(huán)境中進行，以隔絕外部電磁場的影響。

阻抗分析儀的多功能應用與工作原理解析

阻抗及相關參數，如介電常數，展現出與頻率緊密相關的動態(tài)特性。這些特性對電壓和電流水平以及溫度、濕度和電磁場等環(huán)境因素的變化非常敏感。阻抗分析儀通過精確地測量和表征這種高度動態(tài)的量，為工程師提供了深入了解元件參數的寶貴工具。

雖然電阻通常被視為不利因素，因為它會導致發(fā)熱、效率降低、元件磨損以及運行壽命縮短，但在復雜的電路系統(tǒng)中，電阻并非電流 面臨的阻抗。特別是在處理如無線電應用中的復雜波形時，電感器和電容器會產生出另一種高度動態(tài)且復雜的阻抗。

阻抗分析儀正是專門用于探究電流流動總體阻抗的儀器。本文將深入探討阻抗分析儀的作用、應用范圍、工作原理以及使用方法。

主要參數：

準確度： Cx:±（讀數×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（讀數×0.5%+0.00005）；

電容量范圍：內施高壓：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；

外施高壓：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；

*分辨率： 高0.001pF，4位有效數字；

*介電常數ε測試范圍：0-200；

*介電常數ε準確度：0.5%

*介質損耗tgδ測試范圍：不限，

*介質損耗tgδ分辨率：0.000001，電容、電感、電阻三種試品自動識別。

試驗電流范圍：5μA～5A；

*內施高壓：設定電壓范圍：0.5～10kV ；

測量時間：約30s，與測量方式有關；

高壓電極直徑與表面積：￠98mm(75.43cm2)

測量電極直徑與表面積： ￠50 mm(19.63cm2)

電極材料：不銹鋼1Cr13Ni9Ti

電極工作面：精面面磨

電極間距：不大于5 mm

電極加熱功率： >2*500W

電極 高溫度：180°

加熱時間：30分鐘

電極壓力：0~1.0Mpa連續(xù)可調

 大測量電壓：2000V，50Hz

真空度 ：電極可抽真空至3*10-2 Mpa

輸入電源：180V～270VAC，50Hz±1%，市電或發(fā)電機供電

 大輸出電流：200mA；

*升降壓方式：電壓隨意設置。比如5123V。

試驗頻率： 40-70Hz單頻隨意設置。比如48.7Hz.

頻率精度：±0.01Hz

外施高壓：接線時 大試驗電流5A，工頻或變頻40-70Hz

實驗原理

按照物質電結構的觀點，任何物質都是由不同的電荷構成，而在電介質中存在原子、分子和離子等。當固體電介質置于電場中后會顯示出一定的極性，這個過程稱為極化。對不同的材料、溫度和頻率，各種極化過程的影響不同。

1、介電常數(ε)：某一電介質(如硅酸鹽、高分子材料)組成的電容器在一定電壓作用下所得到的電容量Cx與同樣大小的介質為真空的電容器的電容量Co之比值，被稱為該電介質材料的相對介電常數。

式中：Cx —電容器兩極板充滿介質時的電容；

Cο —電容器兩極板為真空時的電容；

ε —電容量增加的倍數，即相對介電常數

介電常數的大小表示該介質中空間電荷互相作用減弱的程度。作為高頻絕緣材料，ε要小，特別是用于高壓絕緣時。在制造高電容器時，則要求ε要大，特別是小型電容器。

在絕緣技術中，特別是選擇絕緣材料或介質貯能材料時，都需要考慮電介質的介電常數。此外，由于介電常數取決于極化，而極化又取決于電介質的分子結構和分子運動的形式。所以，通過介電常數隨電場強度、頻率和溫度變化規(guī)律的研究，還可以推斷絕緣材料的分子結構。

2．介電損耗(tgδ)：指電介質材料在外電場作用下發(fā)熱而損耗的那部分能量。在直流電場作用下，介質沒有周期性損耗，基本上是穩(wěn)態(tài)電流造成的損耗；在交流電場作用下，介質損耗除了穩(wěn)態(tài)電流損耗外，還有各種交流損耗。由于電場的頻繁轉向，電介質中的損耗要比直流電場作用時大許多(有時達到幾千倍)，因此介質損耗通常是指交流損耗。

在工程中，常將介電損耗用介質損耗角正切tgδ來表示。tgδ是絕緣體的無效消耗的能量對有效輸入的比例，它表示材料在一周期內熱功率損耗與貯存之比，是衡量材料損耗程度的物理量。

tg

式中：ω —電源角頻率；

R —并聯(lián)等效交流電阻；

C —并聯(lián)等效交流電容器

凡是體積電阻率小的，其介電損耗就大。介質損耗對于用在高壓裝置、高頻設備，特別是用在高壓、高頻等地方的材料和器件具有特別重要的意義，介質損耗過大，不僅降低整機的性能，甚至會造成絕緣材料的熱擊穿。

3、Q值：tgδ的倒數稱為品質因素，或稱Q值。Q值大，介電損失小，說明品質好。所以在選用電介質前，必須首先測定它們的ε和tgδ。而這兩者的測定是分不開的。

通常測量材料介電常數和介質損耗角正切的方法有二種：交流電橋法和Q表測量法，其中Q表測量法在測量時由于操作與計算比較簡便而廣泛采用。本實驗主要采用的是Q表測量法。

4、陶瓷介質損耗角正切及介電常數測試儀：它由穩(wěn)壓電源、高頻信號發(fā)生器、定位電壓表CBl、Q值電壓表CB2、寬頻低阻分壓器以及標準可調電容器等組成(圖2)。工作原理如下：高頻信導發(fā)生器的輸出信號，通過低阻抗耦合線圈將信號饋送至寬頻低阻抗分壓器。輸出信號幅度的調節(jié)是通過控制振蕩器的簾柵極電壓來實現。當調節(jié)定位電壓表CBl指在定位線上時，Ri兩端得到約l0mV的電壓(Vi)。當Vi調節(jié)在一定數值(10mV)后，可以使測量Vc的電壓表CB2直接以Q值刻度，即可直接的讀出Q值，而不必計算。另外，電路中采用寬頻低阻分壓器的原因是：如果直接測量Vi必須增加大量電子組件才能測量出高頻低電壓信號，成本較高。若使用寬頻低阻分壓器后則可用普通電壓表達到同樣的目的。