Измерение диэлектрической проницаемости с помощью измерителя иммитанса Е7-20 и фазочувствительного измерителя Вектор-175

Диэлектрические свойства исследовались с помощью измерителя иммитанса Е7-20 (МНИЛИ) и фазочувствительного измерителя ВЕКТОР- 175.

В основу работы прибора Е7-20 положен метод вольтметра- амперметра.

При измерении высокоомных объектов (пределы измерений ∣Z∣ от 1 кОм до 10 МОм), когда генератор сигнала является источником напряжения, предпочтительнее осуществлять измерения в виде составляющих проводимости (Ux-Ur. Uo-Ut).

В случае измерения низкоомных объемных объектов, сигнал работает как генератор тока (пределы измерений ∣Z∣ от 1 Ом до 100 Ом) и более удобным является измерение в форме составляющих полного сопротивления (Ux^-Uτ. Uo^-Ut).Требуемая форма иммитанса достигается пересчетом из первичной формы и осуществляется контролером. Расширение пределов измерения достигается за счет изменения коэффициента передачи усилительного тракта логометра при измерении составляющих числителя Ux в 10, 100 и 1000 раз.

В данной работе измерялась реактивная составляющая комплексного сопротивления. И высчитывалась мнимая и действительная компонента диэлектрической проницаемости.

Величина действительной компоненты ε'рассчитывалась по формуле:

Для расчета мнимой компоненты диэлектрической проницаемости использовалась формула:

ВЕКТОР-175 - автономный измерительный прибор с одним выходным и двумя входными каналами, набор функций которого предназначен для проведения испытаний электронных устройств.

Выход встроенного широкополосного генератора используется в качестве генератора испытательных сигналов синусоидальной и прямоугольной формы. К испытательному сигналу можно добавить постоянную составляющую.

Два входа ВЕКТОР-175 дифференциальные, широкополосные. Подаваемые на входы сигналы напряжения обрабатываются методом прямого цифрового преобразования на низких частотах, для повышения точности на высоких частотах используется гетеродинный метод.

В приборе ВЕКТОР-175 установлены два процессора:

ЦСП (цифровой сигнальный процессор), осуществляющий обработку данных;

ЦП (центральный процессор), используемый для управления и отображения информации.

Основу измерительной системы составляет ПЛИС-матрица (программируемая логическая интегральная схема), к которой подключены различные функциональные элементы схемы.

Такая универсальная структурная схема обеспечивает функциональную гибкость, позволяющую, не затрагивая аппаратной части, программно реализовать в приборе следующие функции:

• Генератор испытательных сигналов.

• Двухканальный вольтметр истинных среднеквадратических (true rms) значений.

• Фазочувствительный вольтметр (векторный вольтметр).

• Анализатор частотных характеристик (анализатор амплитудно- частотной и фазо-частотной характеристики).

• Анализатор гармоник.

При использовании дополнительных принадлежностей, например, токовых шунтов, в приборе реализуются следующие функции:

• Измерение истинных среднеквадратических (true rms) значений тока.

• Измерение параметров LCR.

• Измерение мощности.

Выходной синусоидальный сигнал формируется методом прямого цифрового синтеза (DDS). Амплитуда устанавливается в 2 этапа - с помощью точной и грубой регулировки, что позволяет добиться оптимального разрешения в пределах всего диапазона. Сигнал прямоугольной формы получается путем преобразования синусоидального сигнала с помощью высокоскоростного компаратора. Выходной сигнал может быть дополнен постоянной составляющей, после чего он фильтруется и подается на быстродействующий буферный усилитель с высокой нагрузочной способностью.

Также можно использовать входы как один дифференциальный вход, на котором из основного сигнала вычитается вспомогательный.

Сигнал после блоков гетеродинирования и фильтрации поступает на усилительные каскады, а затем в блок АЦП. Выбор коэффициента передачи входа, гетеродинирования и частоты дискретизации АЦП осуществляется с помощью команд от ЦСП.

В данной работе измерения выполнялись в режиме измерения импеданса (LCR).

2.1.2.