目錄:杭州國彪超聲設備有限公司>>超聲波檢測儀器>>阻抗分析儀>> PV520A超聲元件分析儀
| 應用領域 | 食品,電子,電氣,綜合 | 型號 | PV520A |
|---|---|---|---|
| 操作方式 | 7.8寸觸摸屏 | 頻率范圍 | 1KHz~1MKHz |
| 測量指標 | 所有參數、圖形 | 基本精度 | ＜0.1% |
| 測量速度 | 5秒/件（1000）點掃描 | 頻率精度 | ±10ppm |
| 相位分辨率 | 0.15度 | 環境溫度 | 10~40℃ |
| 阻抗范圍 | 1Ω~1MΩ | 頻率步進 | 0.1Hz~任意 |
| 供電 | AC100V~AC250V 50~60Hz 30W |
產品簡介：
1. 尺寸僅有24cm*14cm*(前5cm后10cm)，重量僅有1.95千克。
目前最便攜的超聲阻抗分析儀。
2. 超大觸摸屏，無需物理按鍵，一次顯示全部參數和圖形，更直觀。
3. 超快測試速度，一次測試1000點僅需5秒。
4. 也可以連接電腦使用，且軟件與PV70A/80A*兼容。
5. 最大測試頻率可達5MHz。
一． 關于供電
系統可以工作在AC220V-250V的任意電壓下，功率30W，本儀器自帶專用電源，電源插口在儀器后部5芯的航空插頭。
二． 操作流程：
儀器操作流程如下：
1. 左后方五芯航插接上儀器專用電源，然后打開儀器左側的開關。
2. 系統啟動完成后，進入“中文"或者“英文"即可進入相應的操作界面。
3. 請將兩端的測試夾具接到中間兩個BNC測試端，（如果是陶瓷專用治具，則可以方便地直接接到所有四個BNC測試端）
4. 設定“起始（START）" 頻率和“終止 (END)" 頻率，頻率單位都是“KHz"。因為是觸摸屏，所以按下輸入位置即會彈出輸入鍵盤。
5. 設定檢測精度，根據所需要的測試點數不同一共有六個檔位：
Fast, Normal, Medium, High, Higher, Highest
如果器件的Qm較低，選擇靠前的檔位；如果器件的Qm較高，選擇靠后的檔位。
越低的檔位，測量點數越少，時間越短，越高的檔位，測量點數越多，時間越長。
選擇檔位只要能保證導納圓大體上成圓形就可以，這樣可以節約測量時間。
檔位Fast測量點數大概在200點，最高的檔位Highest測量點數大約在2000點。
比如：一般倒車雷達選擇第一檔Fast就可以，但是超聲焊接卻需要選擇最高一檔Highest。
按“啟動"即可以開始一次測量，測量時進度條顯示測量進度。
如果測到的到“導納圓曲線"不能完整成圓，則“精度設定"提高一檔再測。在屏幕左邊顯示一個完整的導納圓圖，右邊顯示一個波谷一個波峰，才是一次正確的測試！
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7. 儀器的物理按鈕也是“啟動"功能，在儀器上面板靠后的位置。
8. 儀器右后方三芯航插可以接外置式啟動開關。
9. 點擊“設置"可以進入儀器測試速度選擇界面，一共有
5ms/dot, 10ms/dot, 20ms/dot 三個檔位可以選擇。如果選擇5ms/dot，那么highest測試一次時間大約是10秒。
四： 測量圖形及數據
1. 圖形介紹
系統默認顯示“導納圓圖"+“對數圖"
導納圓圖：導納隨頻率變化在極坐標系下顯示的軌跡。
對數圖：紅線是阻抗幅度的對數值曲線，藍線是阻抗相位曲線。
可以點擊“LgZ/GB-F"可以顯示導納曲線，紅線是導納實部，藍線是導納虛部。（導納曲線用的不多，在此不做詳細介紹）
2. 參數介紹：
1） 諧振頻率Fs：壓電振子等效電路中串聯支路的諧振頻率，在這個頻率下，壓電振子的阻抗最小。如下圖標為“Fs"處的頻率值。
2）最大電導Gmax：壓電振子諧振時的導納值的實部，即“Fs"處的導納實部。
導納圓圖 對數坐標圖 等效電路圖
3）半功率點F1與F2： 從導納圓上看，導納實部等于Gmax／2處的頻率，這樣的頻率有兩個，大于Fs的為F2，小于Fs的為F1，如圖上標為“F1"和“F2"處的頻率值。
4）反諧振頻率Fp：壓電振子并聯支路的諧振頻率，在這個頻率下，壓電振子的阻抗最大。如圖上標為“Fp"處的頻率值。
5）機械品質因數Qm：計算公式為Qm＝，其中Fs為諧振頻率，F1、F2為半功率點。或者Qm＝，其中R1為動態電阻，L1為動態電感，C1為動態電容。這兩個公式計算結果*相同。
6）自由電容CT： 壓電器件在1kHz頻率下的電容值。此值和數字電橋測得的值是一致的。
7）動態電阻R1：即為圖中壓電振子串聯支路的電阻。計算公式為：R1＝1／Gmax，其中Gmax為最大導納。
8）動態電感L1：即為圖中壓電振子串聯支路的電感。計算公式為：
L1＝，其中R1為動態電阻，F1、F2為半功率點。
9）動態電容C1：即為圖中壓電振子串聯支路的電容。計算公式為：
C1＝，其中Fs為諧振頻率，L1為動態電感。
10）靜態電容C0：計算公式為C0＝CT－C1，其中CT為自由電容，C1為動態電容。
注：靜態電容也可以根據導納圓圓心和電導軸（G軸）的偏移距離來計算。但是在實際應用中，一般都采用公式C0＝CT－C1，因此這里也采用C0＝CT－C1作為靜電容的計算公式。
11）有效機電耦合系數Keff：
Keff定義為無負載的壓電振子在機械諧振時，貯存的機械能與貯存的全部能量比值的平方根。其計算公式為：Keff＝
12）平面機電耦合系數Kp：
這個參數僅用于壓電陶瓷片，它反映的是薄圓片沿厚度方向極化和電激勵，作徑向伸縮振動時，有關其機電耦合效應的參數。計算公式可以在軟件中選擇。
13）自由介電常數 ：
這個參數僅適用于壓電陶瓷片，計算公式為；，其中CT為自由電容，單位是pF；t為薄圓片厚度，單位是cm；D為薄圓片直徑，單位是cm。
點擊“合格條件"，可以設置每個參數的上下限范圍，系統會根據設定的上下限范圍自動判別合格，顯示為在Qc后的紅燈（不合格）或者綠燈（合格）
五：端口介紹
儀器右側有三個端口，從上到下依次為
1. USB口：用于接入U盤，可以保存測量數據，也可以保存EXCEL參數表格（自動生產線上自動保存）
2. 232端口1：PLC與儀器通信的232口接口。
3. 232端口2：電腦與儀器通信的接口。（附：本儀器仍然可以與之前的PV70A/80A/90A一樣在電腦上進行操作，而且軟件都是與之前的*兼容）
六．關于自動測試生產線
在自動測試生產線上，本儀器具有兩種與PLC進行通信的方式
1. 232通信。
2. IO通信方式，儀器預留一個繼電器輸入端和一個繼電器輸出端。
建議使用232通信方式，這種方式最靈活，可通訊的數據量最大，協議可以根據用戶設定的方式進行兼容設計。
七．產品型號與規格
規格 性能 | PV520A-S | PV520A-T | PV520A-V |
產品特點 | 便攜式，全屏觸摸屏，7.8寸屏 | ||
尺寸 | 長24cm，寬19cm，前高5cm、后高10cm | ||
頻率范圍 | 1KHz~1MHz | 1KHz~3MHz | 1KHz~5MHz |
測量指標 | 所有參數、圖形 | ||
基本精度 | < 0.1% | ||
測量速度 | 5秒/件（1000點掃描） | ||
頻率精度 | ±10ppm | ||
相位分辨率 | 0.15度 | ||
環境溫度 | 10～40攝氏度 | ||
阻抗范圍 | 1Ω～1MΩ | ||
頻率步進 | 0.1Hz～任意 | ||
供電 | AC100V～AC250V，50～60Hz, 30W | ||
八．導納圓的原理
對于壓電器件來說，如果在離某一諧振頻率很遠的頻率上，沒有其他諧振，則在這個諧振頻率附近可把壓電器件近似看成一個集總系統，其符號和等效電路如左下圖所示：
壓電器件等效電路 導納圓示意圖
上圖左邊為為壓電器件的等效電路。其中C0是靜態電容，R1、C1、L1分別為動態阻抗中的電阻、電容、電感。
在這個等效電路中，假定壓電器件的總導納為Y，并聯支路和串聯支路（或稱之為靜態導納和動態導納）分別為Y0和Y1，則Y=Y0+Y1。通過運算可以得出動態導納Y1和總導納Y隨頻率變化的情況。
取橫坐標表示電導（導納的實部），取縱坐標表示電納（導納的虛部）。當頻率在諧振頻率附近的范圍內發生變化時，Y1的相矢終端軌跡為一圓，其圓心為（1/2R1，0），半徑為1/2R1。
當Y1的相矢終端旋轉一周時，Y0的相矢終端隨頻率變化一般較小，近似認為為一常數，于是，把Y1的軌跡圓在復平面上沿縱軸向上平移。即可得到總導納的相矢終端隨頻率變化的軌跡圓，即所謂的導納圓。
利用導納圓圖，可以求出壓電器件的等效電路和其他一些重要的參數，從圖中可以看到三對諧振頻率：
1 | Fs | 機械(串聯)諧振頻率 | 換能器的工作頻率點， |
Fp | 并聯諧振頻率 | 電諧振頻率（逆壓電效應） | |
2 | Fm | 最大導納頻率 | 換能器阻抗最小 |
Fn | 最小導納頻率 | 換能器阻抗最大 | |
3 | Fr | 諧振頻率(B=0) | 阻抗相位為零的較低的頻率 |
Fa | 反諧振頻率(B=0) | 阻抗相位為零的較高的頻率 |
阻抗分析儀可以提供以上所有的頻率，但是應用中只需要Fs和Fp。
Fm、Fn為傳統的傳輸線法測到的頻率，我們由此可以看到，傳輸線法測到的諧振頻率Fm與換能器的工作頻率Fs還有一些差別，如果導納圓的圓心距離G軸距離較小，可以近似認為：Fs≈Fm≈Fr，Fp≈Fn≈Fa；但是，如果導納圓的圓心距離縱坐標有一定的距離，則Fs與Fm有很大區別。顯然，阻抗分析儀測量的更準確。
Fr和Fa一般的應用中不用。
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