- Frequenzbereich
- 20 Hz bis 200 kHz, 500 kHz, 1 MHz, 2 MHz oder 5 MHz, je nach Modell
- Grundgenauigkeit
- 0,05 % bei den Modellen mit 200 kHz und 500 kHz; 0,1 % bei den Modellen mit 1 MHz, 2 MHz und 5 MHz
- Frequenzauflösung
- 1 mHz
- Impedanzbereich
- 0,01 mΩ bis 99,99 MΩ
- Phasenauflösung
- 0,01°
- Scanparameter
- R-X, Z-Phase, Y-Phase und G-B
- Scanzeit
- 4 s für eine Durchstimmung mit 400 Punkten
- Komparator
- Drei Stufen: Gut, über der oberen Grenze, unter der unteren Grenze
- Speicher
- 50 Einstellungen intern und 500 auf einem USB-Stick
- Gehäuse
- 310 × 110 × 315 mm bei 5,5 kg oder 400 × 132 × 300 mm bei 8,5 kg
Ein piezoelektrisches Bauteil ist dadurch spezifiziert, wo es resoniert, und nicht durch einen Wert bei einer Frequenz. Diese eine Tatsache bestimmt, was ein Analysator leisten muss: ein Band durchstimmen, das Ergebnis auftragen und Resonanz und Antiresonanz aus der Kurve ablesen lassen. Alles andere am Gerät dient dieser Aufgabe.
Produktübersicht
Die Familie deckt 20 Hz bis 5 MHz mit fünf Modellen in zwei Gehäusegrößen ab. Die beiden niedrigeren Frequenzmodelle erreichen 0,05 % Grundgenauigkeit, die drei höheren sind mit 0,1 % angegeben. Alle verwenden dieselben Vierleiter-Kelvin-Klemmen, dieselbe 4,3-Zoll-Farbanzeige und dieselben Durchstimmfunktionen.
Die Frontblende trägt die Anzeige links mit einer Spalte aus Softkeys daneben, rechts das Tastenfeld und die Regler sowie entlang der Unterkante die vier Prüfklemmen. Die niedrigeren Frequenzmodelle sind 310 mm breit bei 5,5 kg; die Modelle mit 2 MHz und 5 MHz wechseln auf ein 400-mm-Gehäuse bei 8,5 kg. Die Rückseite trägt die Handler-, seriellen und USB-Anschlüsse.
So arbeitet der Impedanzanalysator
Das Gerät führt einen Treiberstrom durch das Bauteil und tastet die Spannung darüber auf einem getrennten Leitungspaar ab. Bei jeder Frequenz der Durchstimmung zerlegt es die beiden Signale in einen gleichphasigen und einen um neunzig Grad versetzten Anteil, woraus Impedanz und Phase unmittelbar folgen. Weil Strom- und Spannungselektroden getrennt sind, geht der Widerstand der Leitungen und des Kontakts nicht in das Ergebnis ein - das macht eine Ablesung von wenigen Ohm glaubwürdig.
Die Durchstimmung schreitet über ein Band und speichert das Ergebnis an jedem Punkt, dann trägt sie die Impedanz über der Frequenz auf. Bei einem piezoelektrischen Bauteil zeigt die Kurve ein Minimum bei der Resonanz und ein Maximum bei der Antiresonanz; die Frequenzen dieser beiden Punkte und die Impedanz an jedem sind es, was die Zeichnung des Bauteils üblicherweise vorgibt.
Die Scanparameter legen fest, wie dieselben Daten dargestellt werden: als Widerstand und Reaktanz, als Impedanz und Phase, als Admittanz und Phase oder als Konduktanz und Suszeptanz. Eine Durchstimmung mit 400 Punkten dauert etwa 4 s, sodass ein Bauteil in der Zeit geprüft ist, die das Einlegen des nächsten braucht.
Auswahl des passenden Impedanzanalysators
Die erste Frage ist das Frequenzband. Ein Bauteil, das unterhalb von 200 kHz resoniert, ist vom kleinsten Modell abgedeckt; eines bei 1 MHz braucht das 1-MHz-Modell; ein Wandler für 2 oder 5 MHz braucht das größere Gehäuse. Über das Band hinaus zu kaufen, das das Bauteil tatsächlich nutzt, kostet Geld und sonst nichts.
Die zweite ist die Genauigkeit. Die Modelle mit 0,05 % decken die unteren Bänder ab, die mit 0,1 % die oberen - ein Unterschied, der bei einer engen Grenze zählt, nicht aber wenn die Toleranz des Bauteils einige Prozent beträgt, was bei piezoelektrischen Keramiken üblich ist.
Die dritte ist der Kontakt. Eine Scheibe, ein Stapel und ein Langevin-Wandler brauchen drei verschiedene Aufnahmen, und die Aufnahme muss das Teil bei wiederholbarem Druck und wiederholbarer Lage halten. Die Klemmkraft verändert die Resonanz eines Piezostapels; die Aufnahme ist daher Teil der Messung und kein Zubehör.
Die vierte ist, was mit dem Ergebnis geschieht. Der dreistufige Komparator und die Leuchten passen zu einem Arbeitsplatz, an dem ein Bediener Teile einlegt; Handler- und serielle Anschlüsse passen zu einer Linie, die automatisch sortiert; die gespeicherten Einstellungen passen zu einem Platz, der das Produkt mehrmals pro Schicht wechselt.
Messgrenzen und Auswahlhinweise
Das Gerät misst die Impedanz bei kleinem Signal. Es treibt das Bauteil nicht mit seiner Arbeitsleistung, sodass das Großsignalverhalten eines Wandlers - die Verschiebung der Resonanz mit dem Ansteuerpegel, die Erwärmung, der Hub - außerhalb dessen liegt, was eine Durchstimmung bei wenigen Volt zeigen kann.
Am oberen Ende des Frequenzbereichs dominiert die Aufnahme. Bei 5 MHz sind wenige Zentimeter Leitung eine bedeutende Impedanz, und ihre Lage verändert die Ablesung; eine richtige Prüfaufnahme mit definierter Geometrie ist daher nicht optional. Dasselbe gilt für den Anpressdruck an einem Stapel: eine andere Klemmkraft ergibt eine andere Resonanz.
Die Grundgenauigkeit ist eine Überschrift und keine Zusage über das ganze Band. Die Genauigkeit variiert mit Impedanz und Frequenz, und das Material verweist auf eine gesonderte Genauigkeitstabelle, die es nicht enthält. Wird eine Messung als Grenze verwendet, ist die Genauigkeit bei genau dieser Impedanz und Frequenz zu bestimmen und nicht aus der Grundangabe abzuleiten.
Schließlich beschreibt eine Durchstimmung ein Bauteil zu einem Zeitpunkt und bei einer Temperatur. Piezoelektrische Keramiken verschieben sich mit der Temperatur, und ein kalt gemessenes Teil stimmt nicht mit demselben Teil überein, nachdem es gelaufen ist. Eine Kurve mit einer unter gleichen Bedingungen aufgenommenen Referenzkurve zu vergleichen ist nützlicher als einzelne Zahlen zu vergleichen.
Jeder der folgenden Werte stammt aus der Quelldokumentation. Ist ein Parameter im verfügbaren Material nicht angegeben, wird er als Angabe erforderlich gekennzeichnet statt geschätzt.
