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详细信息
材料介电特性阻抗分析仪 阻抗分析仪是一种电子测试设备，用于评估材料、器件或系统的电气特性，尤其在宽频率范围内。它能精确测量电阻、电容、电感
等电气参数，及其随频率变化的行为。本文将详细探讨阻抗分析仪的工作原理、关键技术和广泛的应用领域。
1.阻抗概念及其在交流电路中的表现
在深入探讨阻抗分析仪之前，我们首先需要了解阻抗的基本概念及其在交流电路中的表现。阻抗是交流电路中的一种重要特性，它决定了
电路对电流流动的阻碍程度。阻抗的大小不仅受到电路元件a的电阻影响，还与电容和电感的特性有关。
材料介电特性阻抗分析仪 阻抗的基本理解
阻抗(lmpedance)是由电阻(Resistance)、电感(Inductance)和电容(Capacitance)的复合作用产生的，表示为Z，并且是一个复
数，其一般形式为Z=R +jX。其中R是电阻分量，代表电路对电流的阻碍程度;X是电抗分量，由电感和电容所引起，电感产生的电抗与
频率成正比，电容产生的电抗则与频率成反比。
阻抗在交流电路中的表现
在交流电路中，阻抗影响着电路的电流和电压之间的相位差。当电路中只有电阻时，电流和电压的相位是相同的。然而，一旦加入电感或
电容元件，电流和电压之间就会产生相位差，即电压可能会领先或落后电流90度。通过引入阻抗的复数形式，我们能更准确地分析交流电
路中电流和电压的相位关系。
阻抗分析的重要性
掌握阻抗的分析方法对设计和调试电子电路至关重要。阻抗匹配确保信号传输的效率，避免信号反射和衰减，从而改善电路的整体性
能。因此，阻抗分析仪在现代电子工程中扮演着不可或缺的角色，它为工程师们提供了一种有效工具来精确测量电路元件的阻抗特性。
安全使用
请使用电源按钮开关设备，设备完全关闭前禁止拔出电源线或断开电源，否则会损坏设备硬件，影 响设备使用寿命。
建议不要在设备中安装其他软件，这可能影响设备工作状态。 如要使用本设备连接互联网，建议自行安装杀毒软件。
通道号码
高亮显示为当前激活的通道。点测模式中同时可存在 8 个通道，每个通道可以设置不同的测量条件 （频率、 电平、偏置等） 以及测量参数。可以通过点击通道号码按钮来切换通道。
测量条件
区域内显示了当前通道的测量条件，包括测量频率、测量速度、测量电平、交流量程、直流偏置、 平均次数。这些变量可以在“测量设置 ”菜单中进行更改。点击该区域内的控件，菜单区域会打开“测 量设置 ”菜单并自动导向被点击的变量。
交直流监控
显示了当前测量的交流/直流的电流与电压监控数值。该监控模式可在“测量设置 ”菜单中进行变换， 点击该区域，菜单区域会打开“测量设置 ”菜单。
菜单名
显示了当前菜单的名称，显示在菜单顶部。
菜单
显示了当前被打开的菜单。菜单中包含了不同类型的各项按钮：普通按钮、可编辑内容按钮、选择 按钮等。按钮右侧有箭头显示意味着按下按钮后会打开次级菜单；按钮左侧有黑色方块意味着该按钮当 前为被选中状态。
时间显示
显示当前的系统日期和时间。
阻抗分析仪的测量范围与工作原理
2.1 阻抗分析仪的测量范围
2.1.1基本测量范围的界定
阻抗分析仪在测量阻抗时，其范围受到多种因素的限制，包括仪器内部电路的性能以及外部电路的影响。基本的测量范围通常由仪器的*
大测试频率、*大测试电压和电流以及*小可分辨阻抗值来界定。
*大测试频率决定了阻抗分析仪可以分析的信号速度，而测试电压和电流限制了被测物两端的*大激励信号强度。*小可分辨阻抗值则决
定了仪器能够检测到的*小阻抗变化，通常与仪器的灵敏度有关。
2.1.2 特殊情况下测量范围的拓展
在某些特殊应用场景中，例如在超低阻抗或超高阻抗的测量中，常规的阻抗分析仪可能无法满足需求。这时，可以采用一些特殊的技术或
配件来拓展测量范围。
例如，通过使用外部放大器可以提升阻抗分析仪的电流和电压测试能力。而通过精密的探头设计可以降低测量系统本身的寄生阻抗，以适
应超低阻抗的测量。超高的阻抗测量则可能需要使用到特定的校准程序和标准电阻，以确保测量的准确性。
2.2 使用锁相放大器的原理
2.2.1 锁相放大器的工作机制
锁相放大器(Lock-inAmplifier)是一种在阻抗分析中常使用的工具，其主要功能是提高信号检测的灵敏度和选择性，尤其是在噪声环境
中提取微弱信号。
工作时，锁相放大器通过一个参考信号来同步输入信号，并且只响应与参考信号同相位或具有特定相位差的信号成分。这样可以有效地从
噪声中分离出有用信号，提高测量的信噪比。
2.2.2 锁相放大器在阻抗测量中的应用
在阻抗分析仪中，锁相放大器通常被用于测量在特定频率下的阻抗值。由于其高灵敏度的特点，锁相放大器特别适合于生物医学、材料科
学和微电子学中的阻抗分析。
当分析微弱的生物电信号或者是在低电导率材料的阻抗特性时，锁相放大器可以提供准确而可靠的测量结果。
2.3 矢量网络分析技术的原理
2.3.1矢量网络分析技术概念
矢量网络分析技术是现代阻抗分析仪中不可或缺的一部分，它通过分析电网络的幅频特性和相频特性，为阻抗测量提供详尽的参数信息。
矢量网络分析仪可以同时测量网络的传输特性和反射特性，通过S参数(Scattering Parameters)来描述网络的行为。S参数是复数，它
们携带了关于幅度和相位的信息，能够全面反映被测网络的阻抗特性。
2.3.2矢量网络分析技术在阻抗分析仪中的作用
在阻抗分析仪中，矢量网络分析技术的作用非常关键。它不仅提高了阻抗测量的精确度，还可以帮助工程师分析和优化电路设计。
例如，工程师可以通过S参数来评估电路元件的匹配情况、查找谐振点，以及分析非理想元件对电路性能的影响。矢量网络分析技术的应
用，使得阻抗测量不仅仅局限于一个简单的阻抗值，而是可以扩展到一个复杂网络的全面分析。
设置序号
分选页面同样有 8 个设置页面，可以同时进行 8 种不同的分选设置。分选的设置页面对应了点测的 通道，即序号为 1 的分选设置会应用到点测的通道 1 ，以此类推。
合格 BIN 设置
用于设置合格 BIN 与不合格 BIN 。如图中设置为~BIN3 ，即 BIN1-BIN3 为合格 BIN ，BIN4-BIN10 为不合格 BIN。
通道状态
可以设置并显示 BIN 状态（通道开关等）。当 BIN 关闭时，进行分选时视为该 BIN 不存在。一共有
10 个分选 BIN ，合格 BIN 显示为绿色，不合格 BIN 显示为红色。
分选设置
用于进行分选状态设置。分选同时有 4 种分选状态，每种状态有独立的开关、分选参数、运算类型、 参考值等。当分选状态被关闭时，对应的状态设置以及分选条件将无法进行设置。在列表分选设置菜单， 会多出待分选点的序号设置。
分选条件
可以进行每个 BIN 的分选设置。BIN 分选条件对应了4 个分选设置，可以设置分选合格区间、上限 以及下限。测试值在合格区间内为分选通过，反之为失败。
主要参数：
准确度： Cx:±（读数×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（读数×0.5%+0.00005）；
电容量范围：内施高压：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；
外施高压：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；
*分辨率：*高0.001pF，4位有效数字；
*介电常数ε测试范围：0-200；
*介电常数ε准确度：0.5%
*介质损耗tgδ测试范围：不限，
*介质损耗tgδ分辨率：0.000001，电容、电感、电阻三种试品自动识别。
试验电流范围：5μA～5A；
*内施高压：设定电压范围：0.5～10kV ；
*大输出电流：200mA；
*升降压方式：电压随意设置。比如5123V。
试验频率： 40-70Hz单频随意设置。比如48.7Hz.
频率精度：±0.01Hz
测量时间：约30s，与测量方式有关；
高压电极直径与表面积：￠98mm(75.43cm2)
测量电极直径与表面积： ￠50 mm(19.63cm2)
电极间距：不大于5 mm
电极加热功率： >2*500W
电极*高温度：180°
加热时间：30分钟
电极压力：0~1.0Mpa连续可调
实验原理
按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。对不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
1、介电常数(ε)：某一电介质(如硅酸盐、高分子材料)组成的电容器在一定电压作用下所得到的电容量Cx与同样大小的介质为真空的电容器的电容量Co之比值，被称为该电介质材料的相对介电常数。
式中：Cx —电容器两极板充满介质时的电容；
Cο —电容器两极板为真空时的电容；
ε —电容量增加的倍数，即相对介电常数
介电常数的大小表示该介质中空间电荷互相作用减弱的程度。作为高频绝缘材料，ε要小，特别是用于高压绝缘时。在制造高电容器时，则要求ε要大，特别是小型电容器。
在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电常数。此外，由于介电常数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究，还可以推断绝缘材料的分子结构。
2．介电损耗(tgδ)：指电介质材料在外电场作用下发热而损耗的那部分能量。在直流电场作用下，介质没有周期性损耗，基本上是稳态电流造成的损耗；在交流电场作用下，介质损耗除了稳态电流损耗外，还有各种交流损耗。由于电场的频繁转向，电介质中的损耗要比直流电场作用时大许多(有时达到几千倍)，因此介质损耗通常是指交流损耗。
在工程中，常将介电损耗用介质损耗角正切tgδ来表示。tgδ是绝缘体的无效消耗的能量对有效输入的比例，它表示材料在一周期内热功率损耗与贮存之比，是衡量材料损耗程度的物理量。
实验步骤
1、本仪器适用于110V/220V，50Hz交流电，使用前要检查电压情况，以保证测试条件的稳定。
2、开机预热15分钟，使仪器恢复正常状态后才能开始测试。
3、按部件标准制备好的测试样品，两面用特种铅笔或导电银浆涂覆，使样品两面都各自导电，但南面之间不能导通，备用。
4、选择适当的辅助线圈插入电感接线柱。根据需要选择振荡器频率，调节测试电路电容器使电路谐振。假定谐振时电容为C1，品质因素为Q1。
5、将被测样品接在Cx接线柱上。
6、再调节测试电路电容器使电路谐振，这时电容为C2，可以直接读出Q2。
7、用游标卡尺量出试样的直径Φ和厚度d(分别在不同位置测得两个数据，再取其平均值)。
安全注意事项：开机之前，敬请仔细阅读本 使用指南，以防止出现对操作人员的意外伤害或对仪器的损坏等的事件。操作前，请阅读“安装与设置”，保证对仪器各部件的正确安装与连接。在 次操作前，务必请有操作经验的人员进行指导，防止误操作造成意外事件的发生。电击危险： 确保在安装或维修该仪器之前使所有导线断电，防止在带电情况下，对人员或设备造成伤害。
我厂主要产品有：拉力材料试验机，海绵泡沫落球回弹试验机，海绵泡沫压陷硬度测验仪，海绵泡沫疲劳压陷试验机，熔融指数仪，塑料滑动摩擦磨损试验机，电压击穿试验仪，塑料球压痕硬度计，马丁耐热试验仪，海绵泡沫拉伸强度试验机，介电常数与介质损耗测试仪，电容率测试仪，体积表面积电阻率测试仪，低温脆性冲击试验仪，维卡热变形试验仪，哑铃制样机，阿克隆磨耗试验机，简支梁冲击试验机，悬臂梁冲击试验机，熔体流动速率仪，无转子硫化仪等。
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- 品 牌：北广精仪
- 所 在 地：北京
- 更新日期：2025-11-07
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