高频q表及其应用lc实验

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1、高频 Q 表Q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。图 1 高频 Q 表原理功能方框图一、Q 表的原理Q表的原理功能方框图如图1所示。由图可见，Q表包括高频振荡电路、定位指示电路、谐振指示 电路、测试回路和电源供给电路5个部分。现分别介绍如下。1 高频振荡电路通常是一个电感3点式振荡电路。一般产生频率为50KHz50MHz的高频振荡信号。分若干个频段， 由筒形波段开关（仪器面板的频段开关）控制变换，每个频段的频率由双联可变电容器（仪器面板的频 率度盘）连续调节。

2、高频振荡电路的输出信号通过电感耦合线圈馈送到宽带低阻分压器（由1.96Q、0.04 Q组成）。借助调节电位器（仪器面板上的定位粗调和定位细调旋钮）改变高频振荡管的相关直流电压, 可以控制一定大小的高频信号电压，加到宽频带低阻分压器上，此高频信号通过电阻分压后加入串联谐 振回路。2定位指示电路 加在宽频带低阻分压器上的高频信号电压由作定位指示用的电子电压表测量，用以监视引入串联谐 振回路的高频电压的大小。当调节高频振荡电路的输出信号电压，使定位指示器的指示在定位线QX1” 上时，宽带低阻分压器的输入电压为500mV,通过分压，从0.04Q电阻上取出的10mV的高频信号电压， 加到测试回路（串联谐

3、振回路）上。分压电阻是一个0.04Q的小电阻，以实现低阻抗的高频信号源，减 小电源内阻对测量电路的影响。作为定位指示用的电子电压表的零点调节（即起始电流补偿）由一只电 位器（仪器面板上的定位校正旋钮）担当。3测试回路测试回路中有两个标准可变电容器，一个是主调电容器（2X250pF）,另一个是微调电容器（5 13pF）；有两对接线柱：“Lx”和“Cx”，“Lx”接被测线圈或辅助线圈（测量电容时）；“Cx”接被测电容等。由被测线圈（或辅助线圈）与标准电容器（或包括被测电容器）组成一个串联谐振回路。当调节 标准可变电容器的电容量或振荡电路的频率，使串联谐振回路谐振时，作谐振指示器的电子电压表指示 最

4、大。4谐振指示电路谐振指示电路是一个作谐振指示和Q值读数的电子电压表，它并接在串联谐振回路中的可变电容器 的两端。当串联谐振回路达到谐振状态时，电容器两端的电压达最大值，电子电压表指示达最大。由于 回路谐振时标准可变电容器两端的电压的是测试电路的输入电压值的Q倍，即U2=QU, Q=U2心, 这里的Q值是串联谐振回路的品质因数，但可以认为是串联谐振回路线圈的品质因数。在U1为定值时 （当定位指示器指示在“QX1”位置时），测试电路输入电压Ul等于10mV,所以Q值正比于U2值（假 使U2为0.1V，则Q为10；假使U2为0.5V,则Q为50；假使U2为IV,则Q为100）,因此可将作 为谐振指

5、示器用的电子电压表的表度盘直接按Q值刻度。这样刻度以后，在测量时便可以直接读出Q值。 一般测量Q值的量程分三档：10100, 20300, 50600,由电子电压表的灵敏度转换开关（仪器面 板上的 Q 值范围开关）选择。作为谐振指示器的电子电压表的零点调节（即起始零点补偿）,由一只电 位器（仪器面板上的Q值零位校正旋钮）担当。5电源供给电路 通常采用磁饱和稳压器和稳压管双重稳压,保证仪器在电源电压变化较大的情况下正常工作。二、使用方法Q 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。现以QBG-3型高频Q表为例加以介绍。一）面板装置图 2 QBG

6、-3 型高频 Q 表面板图电*o. 1 -a.oitH7.05 MHzVio252MHzo.l- 10 mHXQ1795 KH召xl252kHziOniOOmHx 10795 KHzQBG-3 型高频 Q 表面板上所具有的控制装置有频段选择开关、振荡频率度盘、定位指示表头、定位 零点校正旋钮、定位粗调和定位细调旋钮、Q表指示表头、Q值零位校正旋钮、Q值范围开关、主调电 容度盘、微调电容度盘、测量接线柱、电源开关和指示灯。如图2所示的Q表面板图，现分别介绍如下。1频段选择开关 是高频振荡电路中的波段开关，分成七个频段。2振荡频率度盘 作每个指示频段内的频率连续调节用。刻度盘上有与频段选择开关配合

7、使用的 若干条频率刻度，以选择所需频率。3. 定位指示表头 是定位指示电路中的直流微安计CB,用作监视引入测试电路的高频电压的大小。 一般使用时调节定位粗调和定位细调旋钮，使表头指针指示在定位刻度的QX1上，才能从Q值指示表 上直读Q值。4. 当定位粗调旋钮置于起始位置（逆时针旋到底）时，调节定位零位校正旋钮，使定位指示表的 指针在零位。5. 定位粗调和定位细调旋钮 是高频振荡电路中的两个电位器。调节定位粗调和定位细调旋钮， 可改变高频振荡电路输出电压大小，使定位指示表指在刻度“QX1”上。当定位粗调旋钮置于起始位置 时，高频振荡电路输出为零（此时与定位细调旋钮所在位置无关）。6. Q值指示表

8、头 是谐振指示电路中的直流微安计CB2，作谐振指示和Q值读数用。表头上有三 条刻度：0100，0300，0600。根据Q值范围开关所在位置，读表头上相应的刻度。7. Q值零位校正旋钮 是谐振指示电路中的电位器。在测试回路远离谐振点的情况下，调节Q值 零位校正旋钮，使Q值指示表的指针在零位。8. Q值范围开关 是谐振指示电路中的波段开关，作谐振指示时的灵敏度变换和Q值指示的量程 变换用，有三档位置：10100, 20300，50600，进行测量时，应根据被测元件Q值的大小选择适 宜档级。9. 主调电容度盘 是测试回路中标准可变电容器。度盘上有C和L两种刻度。C刻度线在度盘的 上方（以对准上方的读

9、数指示红线为读数值），测量电容量时用。L刻度在度盘的下方（以对准下方的读 数指示红线为读数值），测量电感量时用。10. 微调电容度盘是测试回路中的标准可变电容器，有-3pF0+3pF刻度，作微调之用，通常 该度盘置于零位，否则测试时须将微调电容器度盘的读数加到主调电容度盘的读数上去。11. 测量接线柱 是测试回路中的接线柱，有两对，位于仪器的顶部。“Lx”接线柱是接被测线圈 的，若测量电容时，此接线柱须接辅助线圈。“Cx”接线柱是测量电容等时接被测电容等的。12. 电源开关和指示灯（二）测试步骤与技巧1.测试准备进行各项测试时均应做好本项使用工作。（1）将仪器安装在水平的工作台上，校正定位指示

10、电表的机械零点。（2）将定位粗调旋钮向逆时针方向旋到底，定位零位校正和Q值零位校正旋钮置于中间附近位置, 微调电容度盘调到零。（3）接通电源（指示灯亮），预热 30分钟以上，待仪器稳定后进行测试。2高频线圈电感量的测量Q 表在测量高频线圈的 Q 值时，能够知道与被测高频线圈相谐振时的电容量 C 值和频率 f o 值。按 照公式f0 1/（2LC）可计算出被测高频线圈的电感量。实际上测量高频线圈电感值时，为了能够直读， 通常是在某些指定频率上进行电感测量的。在频率已经指定的情况下，Lx与C成反比例的关系，所以 在标准可变电容器的度盘上可附加直读电感的刻度，以免除计算的麻烦。（1）将被测线圈接在仪

11、器顶部“Lx”接线柱上（接触必须良好）。（2）根据被测线圈的大约电感值，在面板上的“电感、倍率、频率”对照表中选择一标准频率。 然后通过频段选择开关和频率度盘，将高频信号调到这一标准频率上。（3）使被测电感在此标准频率上谐振。（4）微调电容度盘置于“0”上，调节主调电容度盘，使测试回路谐振。则主调电容度盘对应的电 感数乘以对照表上所指示的倍率就是被测线圈的近似电感值。“电感、倍率、频率”对照表见表1 所示。对照表的使用方法举例如下：如被测的高频线圈的大约 电感值为50p H，根据表1所示查得被测电感量在10p H100p H范围内，测试频率为2.52MHz,电感 量按主调电容度盘上的L读数乘以

12、倍率10。（5）要测得准确的电感数，必须先测得电感的分布电容量Co （分布电容的具体测法见后面所述）。 然后照上述步骤读得约略电感值后，再将主调电容度盘的刻度调在“q+Co”的位置上，这时度盘的电 感读数乘以对照表上所指示的倍率即为线圈的较精确的电感量。（6）在被测电感小于10p H时，按上述方法测得的电感值，还应减去仪器中测试回路本身的剩余电感Lo （Lo近似等于0.07p H）。表 1 “电感、倍率、频率”对照表电感倍率频率0. 1 1.0uHX0.125.2 MHz1.0 10uHX17.95 MHz10100uHX102.52 MHz0.1 1.0mHX0.1795kHz1.0 10m

13、HX1252kHz10 100mHX1079.5kHz实例：已知被测线圈的分布电容值Co=4pF，仪器剩余电感值Lo=0.07“H按“电感、倍率、频率” 对照表选择的标准频率f=7.95MHz。微调电容度盘置于“0”上，调节主调电容度盘，使测试回路谐振， 测得q=196pF。随后再调整主调电容度盘到C1+Co=196+4=200 （pF）处。从对边L刻度线上读得L值 为4p H。被测线圈的实际电感值为L-Lo=4-0.07=3.39 （uH）。3电容器容量的测量（1）小于460pF电容器的测量通常采用并联替代法测量电容量小于460pF电容量，具体测量步骤如下。 取一个电感量大于lmH的辅助线圈

14、，接在“Lx”接线柱上，与标准可变电容器组成串联谐振回 路。 将微调电容度盘调到“0”位，主调电容度盘调到较大电容量q上。 定位粗调旋钮置于起始零位时，调节定位零位校正旋钮，使定位表示于零。调节定位粗调和定 位细调旋钮，使定位表指示在“QX1”位置附近。 调节高频振荡频率，使远离谐振点（即Q值表头指示最小），调节Q值零位校正旋钮，使Q值 表指示于零。 调节频段选择开关和频率度盘，使测试回路谐振。 将被测电容器接在“Cx”接线柱上，与标准可变电容器并联，保持高频振荡频率不变，调节（减 小）主调电容度盘。使测试回路恢复谐振，若此时主调电容器度盘的读数为C2，则C=C2+Cx。所以被 测电容器的电容

15、量为Cx=C1-C2o（2）大于460pF电容量的测量通常标准可变电容器的电容变化范围有限，一般Q表的主调电容度盘的电容变化范围为460pF （从 500pF变化到40pF）。故按上述的并联替代法只能测量电容量小于460pF的电容，若要测量大于460pF 的电容时，可借助一只已知电容量的电容器作辅助元件，再用并联替代法进行测量或采用串联替代法进 行测量。三、实验内容 （一）、电感的测量分别测量两个线圈（如Ll=2.5mH, L2=1.5 uH）和普通导线的电感。把被测量电感插在Lx上，根据表1 “电感、倍率、频率”对照表选择适当的测试频率。如被测电 感值L1=2.5mH,根据表1所示查得被测电

16、感量在1.010mH范围内，测试频率应选择252kHz,调节主 调电容C至Q表的指示达到最大值，此时回路谐振，则被测线圈的电感量按主调电容度盘上的L读数 乘以倍率 1。其它电感的测量方法类似。电感L1=L2=普通导线的电感测量值Q值（一）、电容的测量1.测量C271的电容（小于460pF电容器的测量）电容器的标识，如C271的电容是“27”后面“1”个0,单位是pF,即270pF； “561”是560pF。取一个电感（如L=2.5mH）接在“Lx”接线柱上，把主调电容C调在较在的电容位置C1 （如C1=400pF）, 调节频率使谐振。将被测电容器接在Cx”接线柱上，保持振荡频率不变，调节（减小

17、）主调电容度盘, 使测试回路再次谐振，若此时主调电容器度盘的读数为C2,则被测电容器的电容量为Cx=C1-C2o2.测量C561的电容（大于460pF电容器的测量）取一个电感线圈接在“Lx”接线柱上，将已知电容器270pF接在“Cx”接线柱上，把主调电容C 调在较大电容的位置C1 （如C1=400pF）,调节频率使谐振。把已知电容器270pF取下，换上被测电容 接在“Cx”接线柱上，保持振荡频率不变，调节（减小）主调电容度盘，使测试回路再次谐振，若此时 主调电容器度盘的读数为C2，则被测电容器的电容量为Cx=270+C1-C2o3、倍频法测量电感的分布电容把被测量电感接在“Lx”接线柱上，把主调电容C调在某一位置C1 （如C1=200pF）,调节频率旋 钮使谐振，此时的谐振频率为片。调节频率旋钮，把频率调到厶二紡。调节主调电容C使回路再次谐振， 此时的主调电容为C2，则被测电感的分布电容Cx=（C1-4C2）/3.电容C271C581电感的分布电容C1C2测量值