[科普中國]-Q表

Q表是指利用諧振原理制成一款能在高頻狀態(tài)下測量電容量、電感量、損耗因數(shù)和品質(zhì)因數(shù)的儀器，故Q表又可稱作品質(zhì)因數(shù)測量儀。

簡介“Q”表示電感、電容和諧振回路的品質(zhì)因數(shù)。Q表又稱品質(zhì)因數(shù)表，它是測量電路參數(shù)的多用途的電子儀表。能測量電感線圈或滿振回路的Q值，還能測量電感線圈的電感量及其分布電容量、電容器的電容量等。

對于高頻集總參數(shù)阻抗元件，在測量精度要求不高時(shí)，通常采用諧振法進(jìn)行測量。雖然其測量精確度不是很高，但它的測量過程比較符合高頻集總參數(shù)元件的實(shí)際工作情況，因而容易獲得較為可靠的測量結(jié)果。而依據(jù)諧振法制成的Q表，工作頻帶寬、使用簡便、易于校準(zhǔn)，更適合于高Q元件的測量。

Q表在測量元件時(shí)常用的方法有直接測量法、并聯(lián)替代法和串聯(lián)替代法三種。

組成Q表的組成框圖主要包括高頻振蕩電路、定位指示電路、諧振指示電路、測試回路和電源供給電路5個(gè)部分。

(1)高頻振蕩電路

通常是一個(gè)電感三點(diǎn)式振蕩電路。一般產(chǎn)生頻率為50kHz～50MHz的高頻振蕩信號，分若干個(gè)頻段，由波段開關(guān)（儀器面板）控制變換頻段，每個(gè)頻段的頻率由雙聯(lián)可變電容（儀器面板的頻率度盤）連續(xù)調(diào)節(jié)。

(2)定位指示電路

加在寬頻帶低阻分壓器上的高頻信號電壓由作定位指示用的電子電壓表測量，用以監(jiān)視引入串聯(lián)諧振回路的高頻電壓的大小。

(3)測試回路

被測線圈（或輔助線圈）與標(biāo)準(zhǔn)電容（或包括被測電容）組成一個(gè)串聯(lián)諧振回路。當(dāng)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)可變電容的電容量或振蕩電路的頻率，使串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)，作為諧振指示器的電子電壓表指示最大。

(4)諧振指示電路諧振指示電路是一個(gè)用做諧振指示和Q值讀數(shù)的電子電壓表，它并接在串聯(lián)諧振回路中的可變電容的兩端。

(5)電源供給電路

通常采用磁飽和穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓管雙重穩(wěn)壓，保證儀器在電源電壓變化較大的情況下正常工作。1

原理諧振法構(gòu)成的測量儀器稱為Q表，Q表的工作原理是以LC諧振回路的諧振特性為基礎(chǔ)進(jìn)行測量的。在高頻段，諧振回路受雜散耦合等的影響較小，且比較符合電感、電容的實(shí)際工作情況，因此，Q表在高頻段測量結(jié)果比較準(zhǔn)確，是測量高頻元件的常用方法。LC諧振回路是由電感、電容及回路等效損耗電阻R組成。如果信號源電壓為Us，測量回路處于諧振狀態(tài)，則存在如下關(guān)系：

式中， 為信號源頻率； 為諧振頻率； 為諧振角頻率，

當(dāng)測量電感時(shí)，被測電感的品質(zhì)因數(shù)Q為

當(dāng)測量電容時(shí)，被測電容的損耗因數(shù)D為

由上可知，在信號源電壓Us一定時(shí)，電容兩端的電壓Uc與Q值成正比，電壓表可以刻度成為Q值指示器。同時(shí)增大以上電流值可以擴(kuò)大Uc值，即擴(kuò)大品質(zhì)因數(shù)Q的測量范圍，電路中的電流表可以刻度成為Q值倍乘指示器。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所