20Hz-2MHz電容器LCR分析儀

20Hz-2MHz電容器LCR分析儀

阻抗分析儀正是用于測量這種復(fù)阻抗特性曲線的專業(yè)儀器。它能夠在不同的頻率范圍內(nèi)掃描并顯示阻抗的變化情況，從而幫助工程師深入了解元件、電路或材料的電氣特性。阻抗分析儀在電子和材料測試中有廣泛的應(yīng)用，包括電子學(xué)、電信、電力系統(tǒng)、航空航天以及汽車等多個行業(yè)。同時，它與LCR表等測量工具相比，具有更高的測量精度和更全面的信息展示能力。

頻率范圍：LCR表一般僅適用于較低頻率的測量，而阻抗分析儀則能覆蓋非常寬的頻率范圍。

自動平衡電橋設(shè)計在寬阻抗范圍和次寬頻率范圍內(nèi)提供了出色的準(zhǔn)確性。它能夠測量從毫歐到100兆歐的阻抗，掃描頻率從幾赫茲到110兆赫茲。然而，當(dāng)頻率超過100千赫茲時，其阻抗范圍會逐漸變窄。

IV型分析儀同樣具有相當(dāng)?shù)木_度，但測量范圍較小。它們可以測量100毫歐到5兆歐的阻抗，掃描頻率從40赫茲到100兆赫茲。

RF-IV型分析儀則具有更廣泛的測量范圍，能夠測量從100毫歐到100,000兆歐的阻抗，掃描頻率從1兆赫茲到3吉赫茲。

透射反射技術(shù)分析儀提供了 廣泛的頻率范圍，從5赫茲到110吉赫茲。但請注意，其精度僅限于50-75歐姆的阻抗范圍。

溫度：

電阻器、電感器和電容器大多與溫度相關(guān)，其溫度系數(shù)對阻抗行為至關(guān)重要。為確保準(zhǔn)確測量，應(yīng)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(xiàn)場工作，應(yīng)盡量避開溫度急劇變化的環(huán)境。

濕度：

高濕度可能導(dǎo)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(shè)備確保低濕度環(huán)境至關(guān)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(dǎo)體或高頻應(yīng)用的敏感設(shè)備中。為確保測量準(zhǔn)確性，應(yīng)在屏蔽環(huán)境中進行，以隔絕外部電磁場的影響。

阻抗分析儀在多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在電子電路設(shè)計與研發(fā)領(lǐng)域，工程師利用它測試電容、電感、電阻等元器件的性能參數(shù)，判斷其是否符合設(shè)計要求，優(yōu)化電路設(shè)計；在材料科學(xué)領(lǐng)域，可用于測量材料的介電常數(shù)、磁導(dǎo)率等電學(xué)和磁學(xué)特性，幫助研究人員了解材料的電學(xué)性能，開發(fā)新型電子材料；在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，能通過測量生物組織的阻抗特性，輔助疾病診斷，如利用人體組織在健康和患病狀態(tài)下阻抗的差異，實現(xiàn)早期疾病篩查；在電池研究中，阻抗分析儀可以評估電池的內(nèi)阻、充放電性能等，為電池的研發(fā)和質(zhì)量控制提供重要依據(jù)。

圖形化工具在數(shù)據(jù)分析中的優(yōu)勢

圖形化工具，比如頻率響應(yīng)圖、Nyquist圖、Bode圖等，能夠?qū)?fù)雜的阻抗數(shù)據(jù)可視化為直觀的圖形，便于用戶分析和解釋。這些圖形可

以顯示系統(tǒng)的阻抗響應(yīng)，幫助用戶理解系統(tǒng)的動態(tài)特性，比如電阻、電容和電感是如何隨頻率變化而變化的。

典型應(yīng)用場景:

在材料科學(xué)中，Nyquist圖可以清晰展示材料的阻抗譜隨頻率變化的特征，區(qū)分材料中的不同阻抗機制。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，Bode圖能夠揭

示生物組織電特性的頻率依賴性，從而分析組織在不同頻率下的阻抗響應(yīng)。

圖形化分析的典型應(yīng)用場景

案例:

利用Nyquist圖對不同細胞類型的電特性進行分析。首先，收集了不同細胞在相同測試條件下的阻抗數(shù)據(jù)，然后使用圖形化軟件繪制

Nyquist圖。

圖形化分析步驟:

1.使用阻抗分析儀獲取樣本在不同頻率下的阻抗數(shù)據(jù)。

2.導(dǎo)入數(shù)據(jù)至圖形化分析軟件。

3.繪制Nyquist圖，觀察不同細胞類型在圖中的分布情況。

結(jié)果分析:

通過Nyquist圖可以觀察到不同細胞類型具有不同的阻抗半圓弧，反映出它們在不同頻率下的電特性。圖形化分析使得生物電特性的差異

一目了然，輔助研究人員對細胞類型進行分類和電特性研究。

以上就是關(guān)于測試條件的精確設(shè)置與數(shù)據(jù)分析的圖形化方法的深入探討。在實際操作中，合理設(shè)置測試條件并結(jié)合圖形化工具進行數(shù)據(jù)分

析，可以大幅提升測試的效率和準(zhǔn)確度，助力科研和工程實踐中的問題解決。

鎖相放大器在阻抗測量中的應(yīng)用

在阻抗分析儀中，鎖相放大器通常被用于測量在特定頻率下的阻抗值。由于其高靈敏度的特點，鎖相放大器特別適合于生物醫(yī)學(xué)、材料科

學(xué)和微電子學(xué)中的阻抗分析。

當(dāng)分析微弱的生物電信號或者是在低電導(dǎo)率材料的阻抗特性時，鎖相放大器可以提供準(zhǔn)確而可靠的測量結(jié)果。

材料阻抗特性的研究

在材料科學(xué)領(lǐng)域，阻抗分析儀用于研究材料的電化學(xué)性質(zhì)，特別是導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和電解質(zhì)材料。通過測量材料在不同頻率下的阻

抗特性，研究人員可以推斷材料內(nèi)部的電荷傳輸機制、載流子濃度和遷移率等關(guān)鍵參數(shù)。

例如，在研究介電材料時，阻抗分析儀可以提供關(guān)于材料的損耗因子、介電常數(shù)和介電損耗的信息，這些是評估材料在高頻應(yīng)用中性能的

重要指標(biāo)。而這些信息對于設(shè)計高頻電子電路和電磁屏蔽材料至關(guān)重要。

主要參數(shù)：

準(zhǔn)確度： Cx:±（讀數(shù)×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（讀數(shù)×0.5%+0.00005）；

電容量范圍：內(nèi)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(shù)字；

*介電常數(shù)ε測試范圍：0-200；

*介電常數(shù)ε準(zhǔn)確度：0.5%

*介質(zhì)損耗tgδ測試范圍：不限，

*介質(zhì)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(nèi)施高壓：設(shè)定電壓范圍：0.5～10kV ；

 大輸出電流：200mA；

*升降壓方式：電壓隨意設(shè)置。比如5123V。

試驗頻率： 40-70Hz單頻隨意設(shè)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

測量時間：約30s，與測量方式有關(guān)；

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)

陶瓷介質(zhì)損耗角正切及介電常數(shù)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(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電容器等組成(圖2)。工作原理如下：高頻信導(dǎo)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(diào)節(jié)是通過控制振蕩器的簾柵極電壓來實現(xiàn)。當(dāng)調(diào)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(dāng)Vi調(diào)節(jié)在一定數(shù)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。

注意事項

(1) 電壓或頻率的劇烈波動常使電橋不能達到良好的平衡，所以測定時，電壓和頻率要求穩(wěn)定，電壓變動不得大于1%，頻率變動不得大于0.5%。

(2) 電極與試樣的接觸情況，對tgδ的測試結(jié)果有很大影響，因此涂銀導(dǎo)電層電極要求接觸良好、均勻，而厚度合適。

(3) 試樣吸濕后，測得的tgδ值增大，影響測量精度，應(yīng)當(dāng)嚴格避免試樣吸潮。

(4) 在測量過程中，注意隨時電橋本體屏蔽的情況，當(dāng)電橋真正達到平衡，“本體－屏蔽”開關(guān)置于任何一邊時，檢查計光帶均應(yīng) 小，而無大變化。

  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(shè)置有關(guān)。

（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(yīng)與本儀器電源插頭相同。

（5） 本儀器已經(jīng)經(jīng)過仔細設(shè)計以減少因 AC  電源端輸入帶來的雜波干擾，然而仍應(yīng)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。

 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(yīng)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(zhǔn)確度。

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

（4） 本儀器已經(jīng)經(jīng)過仔細設(shè)計以減少因 AC  電源端輸入帶來的雜波干擾，然而仍應(yīng)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(fēng)室內(nèi)，空氣中不應(yīng)含有腐蝕測量儀的有害雜質(zhì)，且應(yīng)避免日光直射。

（6） 儀器特別是連接被測件的測試導(dǎo)線應(yīng)遠離強電磁場，以免對測量產(chǎn)生干擾。

儀器的其他特性

（1） 功耗：消耗功率≤80VA。

（2） 外形尺寸（W*H*D）：400mm* 132mm*385mm；

（3） 重量：約 13kg；

通道號碼

高亮顯示為當(dāng)前激活的通道。點測模式中同時可存在 8 個通道，每個通道可以設(shè)置不同的測量條件 （頻率、 電平、偏置等） 以及測量參數(shù)。可以通過點擊通道號碼按鈕來切換通道。

測量條件

區(qū)域內(nèi)顯示了當(dāng)前通道的測量條件，包括測量頻率、測量速度、測量電平、交流量程、直流偏置、 平均次數(shù)。這些變量可以在“測量設(shè)置 ”菜單中進行更改。點擊該區(qū)域內(nèi)的控件，菜單區(qū)域會打開“測 量設(shè)置 ”菜單并自動導(dǎo)向被點擊的變量。

交直流監(jiān)控

顯示了當(dāng)前測量的交流/直流的電流與電壓監(jiān)控數(shù)值。該監(jiān)控模式可在“測量設(shè)置 ”菜單中進行變換， 點擊該區(qū)域，菜單區(qū)域會打開“測量設(shè)置 ”菜單。

菜單名

顯示了當(dāng)前菜單的名稱，顯示在菜單頂部。

菜單

顯示了當(dāng)前被打開的菜單。菜單中包含了不同類型的各項按鈕：普通按鈕、可編輯內(nèi)容按鈕、選擇 按鈕等。按鈕右側(cè)有箭頭顯示意味著按下按鈕后會打開次級菜單；按鈕左側(cè)有黑色方塊意味著該按鈕當(dāng) 前為被選中狀態(tài)。

時間顯示

顯示當(dāng)前的系統(tǒng)日期和時間。

在電子工程領(lǐng)域的用途

1電路分析與設(shè)計

電子工程師依賴阻抗分析儀解決高頻電路設(shè)計的核心挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)萬用表在測量電容器件時，

僅能獲取靜態(tài)電容值，而忽略等效串聯(lián)電阻(ESR)和介質(zhì)損耗因子(D值)等動態(tài)參數(shù)。通過

掃頻阻抗測試，工程師可構(gòu)建完整的電容器頻響曲線，精準(zhǔn)定位諧振頻率點。例如在開關(guān)電源設(shè)

計中，輸出濾波電容的ESR值直接影響紋波電壓水平，使用阻抗分析儀可將ESR測量誤差控制在

5%以內(nèi)，較傳統(tǒng)方法提升兩個數(shù)量級精度。

2.2 電子元件測試與表征

半導(dǎo)體制造業(yè)將阻抗分析作為晶圓測試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對新型MOSFET器件的柵極電容

(Ciss/Coss/Crss)進行1MHz高頻測試時，常規(guī)LCR表因分布參數(shù)影響會產(chǎn)生15%以上的測量偏

差。而四端對技術(shù)的阻抗分析儀通過隔離測試端口，成功將誤差壓縮至0.8%以內(nèi)。在磁性元件領(lǐng)

域，通過B-H曲線測試結(jié)合阻抗分析，可同步獲得電感飽和特性與鐵芯損耗，為高頻變壓器設(shè)計

提供關(guān)鍵參數(shù)支撐。

注意事項1、該儀器初始的包裝材料需小心保存，安裝需由本公司的專業(yè)技術(shù)人員進行操作。2、若儀器由于任何原因必須返修，必須將其裝入原紙箱中以防運輸途中損壞。3、在開機前，操作者要首先熟悉操作方法。