Pruebas y medición eléctrica · Medidores LCR
Analizadores de impedancia de banco que cubren de 20 Hz a 5 MHz para cerámicas piezoeléctricas, cristales y transductores ultrasónicos, con puertos Kelvin de cuatro hilos, barridos de frecuencia y un comparador de tres niveles.
ZX70A-200K (4 modelos) ·
Un dispositivo piezoeléctrico se especifica por el punto donde resuena, no por un valor a una sola frecuencia. Ese hecho decide lo que un analizador tiene que hacer: barrer una banda, representar el resultado y permitir que la resonancia y la antirresonancia se lean en la curva. Todo lo demás del instrumento sostiene esa tarea.
La familia cubre de 20 Hz a 5 MHz en cinco modelos, con dos tamaños de cuerpo. Los dos modelos de menor frecuencia alcanzan una exactitud básica de 0,05 %; los tres superiores se declaran con 0,1 %. Todos usan los mismos bornes Kelvin de cuatro hilos, el mismo visualizador en color de 4,3 pulgadas y las mismas funciones de barrido.
El panel frontal lleva el visualizador a la izquierda con una columna de teclas programables junto a él, el teclado y los controles a la derecha, y los cuatro bornes de ensayo a lo largo del borde inferior. Los modelos de menor frecuencia miden 310 mm de ancho y pesan 5,5 kg; los modelos de 2 MHz y 5 MHz pasan a un cuerpo de 400 mm y 8,5 kg. El panel posterior lleva los conectores HANDLER, serie y USB.
El instrumento aplica una corriente de excitación al dispositivo y sensa la tensión en sus extremos con un par de cables separado. En cada frecuencia del barrido separa las dos señales en una componente en fase y otra en cuadratura, de las que se obtienen directamente la impedancia y la fase. Como los electrodos de corriente y de tensión son distintos, la resistencia de los cables y del contacto no entra en el resultado, y eso es lo que hace creíble una lectura de pocos ohmios.
El barrido avanza en frecuencia por una banda y guarda el resultado en cada punto, y después representa la impedancia frente a la frecuencia. En una pieza piezoeléctrica la curva muestra un mínimo en la resonancia y un máximo en la antirresonancia; las frecuencias de esos dos puntos y la impedancia en cada uno son lo que suele especificar el plano del dispositivo.
Los parámetros de barrido eligen cómo se presentan esos mismos datos: como resistencia y reactancia, como impedancia y fase, como admitancia y fase, o como conductancia y susceptancia. Un barrido de 400 puntos tarda unos 4 s, de modo que un dispositivo puede comprobarse en el tiempo que lleva cargar el siguiente.
La primera pregunta es la banda de frecuencia. Un dispositivo que resuena por debajo de 200 kHz queda cubierto por el modelo más pequeño; uno que resuena a 1 MHz necesita el modelo de 1 MHz; un transductor que trabaja a 2 o a 5 MHz necesita el cuerpo mayor. Comprar por encima de la banda que el dispositivo usa realmente añade costo y nada más.
La segunda es la exactitud. Los modelos de 0,05 % cubren las bandas bajas y los de 0,1 % cubren las altas, una diferencia que importa cuando el límite es estrecho, pero no cuando la tolerancia del dispositivo es de unos pocos puntos porcentuales, algo habitual en las cerámicas piezoeléctricas.
La tercera es el contacto. Un disco, una pila y un transductor Langevin necesitan tres utillajes distintos, y el utillaje tiene que sujetar la pieza con una presión repetible y también con una posición repetible. La fuerza de la abrazadera cambia la resonancia de una pila piezoeléctrica, así que el utillaje forma parte de la medición y no es un accesorio.
La cuarta es qué ocurre con el resultado. El comparador de tres niveles y las lámparas convienen a un banco donde un operador carga piezas; los puertos HANDLER y serie convienen a una línea que clasifica automáticamente; las configuraciones almacenadas convienen a un banco que cambia de producto varias veces por turno.
El instrumento mide impedancia de señal pequeña. No excita el dispositivo a su potencia de trabajo, así que el comportamiento de gran señal de un transductor —el desplazamiento de la resonancia con el nivel de excitación, el calentamiento, el desplazamiento mecánico— queda fuera de lo que puede mostrar un barrido a unos pocos voltios.
El utillaje domina en el extremo superior del rango de frecuencia. A 5 MHz unos centímetros de cable son una impedancia significativa y su posición cambia la lectura, de modo que un utillaje de prueba adecuado y con geometría definida no es opcional. Lo mismo vale para la presión de contacto sobre una pila: otra fuerza de abrazadera da otra resonancia.
La cifra de exactitud básica es un dato de cabecera y no una garantía en toda la banda. La exactitud varía con la impedancia y con la frecuencia, y el material remite a una tabla de exactitud aparte que no incluye. Cuando una medición se usa como límite, la exactitud en esa impedancia y esa frecuencia concretas tiene que establecerse y no deducirse de la cifra básica.
Por último, un barrido describe un dispositivo en un momento y a una temperatura. Las cerámicas piezoeléctricas se desplazan con la temperatura, y una pieza medida en frío no coincidirá con la misma pieza medida después de haber estado en funcionamiento. Comparar una curva con una curva de referencia tomada en las mismas condiciones es más útil que comparar números sueltos.
Todos los valores siguientes proceden de la documentación de origen. Cuando un parámetro no figura en el material disponible, se marca como información requerida en lugar de estimarse.
| Parámetros de barrido | R-X, Z-fase, Y-fase y G-BEstándar |
|---|---|
| Rango de impedancia | 0,01 mΩ a 99,99 MΩEstándar |
| Exactitud básica, ZX70A-200K y ZX70A-500K | 0,05 %Estándar |
| Exactitud básica, ZX80A-1M, ZX80A-2M y ZX80A-5M | 0,1 %Estándar |
| Cualificación de la exactitud | El material indica que la cifra está sujeta a una tabla de exactitud aparte que no incluyeInformación requerida |
| Resolución en frecuencia | 1 mHzEstándar |
| Resolución de fase | 0,01°Estándar |
| Conexión | Kelvin de cuatro hilos, con electrodos de corriente y de tensión separadosEstándar |
| Frecuencia, ZX70A-200K | 20 Hz a 200 kHzEstándar |
|---|---|
| Frecuencia, ZX70A-500K | 20 Hz a 500 kHzEstándar |
| Frecuencia, ZX80A-1M | 20 Hz a 1 MHzEstándar |
| Frecuencia, ZX80A-2M | 20 Hz a 2 MHzEstándar |
| Frecuencia, ZX80A-5M | 20 Hz a 5 MHzEstándar |
| Tiempo de barrido | 4 s por dispositivo, para un barrido de 400 puntosEstándar |
| Visualización de la respuesta en frecuencia | Impedancia representada frente a la frecuencia, con análisis de la curva trazadaEstándar |
| Visualizador | LCD en color de 4,3 pulgadas, con varios parámetros a la vezEstándar |
|---|---|
| Comparador | Apto, por encima del límite superior o por debajo del límite inferiorEstándar |
| Alarma | Apto, no apto o desactivada, con lámpara verde para apto y lámpara roja para no aptoEstándar |
| Almacenamiento interno | 50 configuracionesEstándar |
| Almacenamiento USB | 500 configuraciones, con gestión de archivosEstándar |
| Bloqueo del teclado | IncorporadoEstándar |
| Protección ante fallo de alimentación | Los ajustes se conservan cuando se interrumpe la alimentaciónEstándar |
| Interfaces estándar | RS232C, USB device y HANDLEREstándar |
|---|---|
| Interfaz opcional | GPIBOpcional |
| Alimentación de red | 100 a 120 V CA o 198 a 242 V CA, 46 a 64 Hz, más de 85 VAEstándar |
| Temperatura de servicio | 0 °C a 40 °CEstándar |
| Humedad de servicio | 75 % de humedad relativa o menosEstándar |
| Dimensiones, modelos de 200 kHz, 500 kHz y 1 MHz | 310 mm × 110 mm × 315 mm, ancho por alto por fondoEstándar |
| Dimensiones, modelos de 2 MHz y 5 MHz | 400 mm × 132 mm × 300 mm, ancho por alto por fondoEstándar |
| Peso, modelos de 200 kHz, 500 kHz y 1 MHz | 5,5 kgEstándar |
| Peso, modelos de 2 MHz y 5 MHz | 8,5 kgEstándar |
| Dimensiones en las fichas de modelo | 400 mm × 132 mm × 300 mm para todos los modelos, lo que no concuerda con la tabla anteriorInformación requerida |
| Modelo | Configuración | Rangos principales | Disponibilidad |
|---|---|---|---|
| ZX70A-200K | Analizador de impedancia, 310 × 110 × 315 mm, 5,5 kg | 20 Hz a 200 kHz; exactitud básica de 0,05 %; 0,01 mΩ a 99,99 MΩ | El modelo de menor frecuencia de la familia |
| ZX70A-500K | Analizador de impedancia, 310 × 110 × 315 mm, 5,5 kg | 20 Hz a 500 kHz; exactitud básica de 0,05 %; 0,01 mΩ a 99,99 MΩ | Amplía el rango de frecuencia sin perder la cifra de 0,05 % |
| ZX80A-1M | Analizador de impedancia, 310 × 110 × 315 mm, 5,5 kg | 20 Hz a 1 MHz; exactitud básica de 0,1 % | Denominado ZX70A-1M en la tabla de selección rápida; véase la nota sobre la denominación de modelos |
| ZX80A-2M | Analizador de impedancia, 400 × 132 × 300 mm, 8,5 kg | 20 Hz a 2 MHz; exactitud básica de 0,1 % | El cuerpo mayor empieza aquí |
| ZX80A-5M | Analizador de impedancia, 400 × 132 × 300 mm, 8,5 kg | 20 Hz a 5 MHz; exactitud básica de 0,1 % | La frecuencia más alta de este grupo |
Las certificaciones solo se publican cuando puede presentarse una copia del certificado, por lo que esta sección está deliberadamente vacía en lugar de llenarse con homologaciones supuestas. Indíquenos qué homologaciones requiere su aplicación y confirmaremos cuáles están disponibles para este instrumento.
Los datos siguientes son necesarios para una especificación completa, pero no figuran en la documentación que se nos ha facilitado. Se enumeran en lugar de estimarse:
Porque las magnitudes que importan están definidas por el punto donde el dispositivo resuena. Un disco piezoeléctrico tiene una resonancia y una antirresonancia, y la separación entre ambas, junto con la impedancia en cada una, describe cómo se comportará la pieza como transductor. Una lectura a una sola frecuencia, a 1 kHz, no dice casi nada de ninguna de las dos. El barrido representa la impedancia frente a la frecuencia para que esos dos puntos puedan leerse en la curva y compararse con el plano.
Elimina del resultado la resistencia de los cables y la del contacto. Con una conexión de dos hilos, el instrumento mide el dispositivo más los cables más el contacto, y con una impedancia baja los dos últimos pueden ser la mayor parte de la lectura. Un dispositivo piezoeléctrico cerca de la resonancia puede bajar a unos pocos ohmios, que es exactamente donde ese error importa, y por eso los electrodos de corriente y de tensión separados son lo que hace significativa la lectura en ese punto.
La banda de frecuencia en la que hay que caracterizar el dispositivo, ya que eso fija el modelo; el utillaje que sujetará la pieza y cómo se la contacta; si los resultados deben compararse con límites en el propio instrumento o exportarse a un computador; y si se necesita GPIB para un sistema de ensayo existente.
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