如果电容器的电容量很小,只有几个或几十个微微法时,即使利用高级电桥,调整指示器和监听器可能还嫌不够灵敏,而需要附加一个放大器作为辅助调整。至于要测试某些电容器的热稳定度就更较困难了。这里介绍的一具差频式小电容量测试器(见图1),可以测量350微微法以下各种电容器的电容量。例如用来测量短波发射机振荡槽路可变电容器和真空电容器的电容量、高频电路中元件和导线的对地分布电容量、以及电子管极间电容量等等,并且电容器热稳定性能的考验也可以在这具仪器上进行。

工作原理
这仪器包括固定振荡级、可变振荡级、混频级、放大级和整流级等五部分,用直流电流表和扬声器作为调整指示和监听。它的线路见图2。当固定振荡级(图中的晶体振荡级)和可变振荡级的频率相同时,经过混频级以后的差频等于零,放大级输出指示电表的读数也等于零,扬声器中不发出声音。这时,如果在可变振荡级的振荡槽路中加上一个被测电容器,它的振荡频率就会降低,与固定振荡级的频率经过混频级以后产生差频,放大级输出指示电表的指针就移动,扬声器也发出声音(被测电容器的电容量相当大时,差频达到超音频范围,电表上仍有读数,但是扬声器不发出声音)。假使把可变振荡级槽路中的调整电容器的电容量减小到使差频再等于零时,那么调整电容器所减小的电容量就等于槽路上所加的被测电容器的电容量。这样,利用调整电容器度盘上预先刻准的电容量分格就可以直接读出被测电容器的电容量。

只要在可变振荡槽路上附加一个极微小的电容量就会得到差拍反应,因此,这仪器就有可能测量很小的电容量,并可检验电容器的热变状态。
制作说明
在设计这仪器时,选择晶体振荡级固定频率为150千赫。可变振荡级的振荡槽路是由线圈L、800微微法固定电容器、30微微法可变空气电容器和500微微法可变空气电容器组成,使它能调整到150千赫。线圈L是采用37.5毫米直径的白瓷管,用英规27号(铜心直径0.417毫米)双丝漆包线密绕132圈,在44圈上抽头。绕好以后,涂一层环氧树脂烘干,使它得到良好的热稳定度。500微微法可变空气电容器作为主调整电容器,采用直线电容量式,使刻度盘可以得到均等的分格。实际上只使用它全部转动范围的70%,使它在500到150微微法范围内变动,在150微微法处使它停止转动,也就是只可以转动126°,变化350微微法(不采用350微微法可变电容器,因为当它旋出到150°~180°时,由于它的对地分布电容量较大,会使电容量的直线性变坏)。调整旋钮装在它的轴梗上,用齿轮与刻度盘交连,作微动调整,并使刻度盘正好旋转350°。刻度盘用有机玻璃做成,直径为120毫米,每微微法的刻线宽度约1毫米,分格线用标准电容器校验。30微微法可变电容器用作零拍调整。800微微法固定电容器可以由几个电容器并联组成。
混频级的输出回路中高频衰减滤波器由2.5毫亨线圈和0.001微微法电容器组成,使混频级输出到放大级的高频全部滤去,只使差频通过,否则当差频为零时电表上还会有一定的读数,不能使指针清楚地跌到零位。
放大级的栅极回路中接一只50K可变电位器,固定在机箱内的底板上,调节输入电压使输出指示电表在任何情况下都不超过1毫安。输出变压器是用一只横截面积为20毫米×20毫米的上等硅钢片铁心绕制的,初级用英规40号(铜心直径0.122毫米)漆包线绕5000圈,次级用英规26号(铜心直径0.457毫米)漆包线绕110 圈,在87圈处抽头。这个输出变压器也可以用6V6—GT的推挽输出变压器来代替。在这里,对放大级的输出阻抗匹配并不十分重要。
监听器是一只小型三寸永磁式扬声器,在用作电容器的热稳定度测试时,从它发出音频频率的连续变化,可以更清楚地反映出电容器的电容量变化。在这方面,电表是无能为力的。扬声器的音量用一只8Ω/50Ω双连同轴可变电阻器来控制。这是一个现成的、特制的电阻器,如果没有必要,也可以不用。
整流级的电源变压器可以采用一般五灯收音机用的变压器。供给放大级电子管的屏压大约200伏;通过稳压管,使其它电子管得到稳定的150伏高压。它们的屏极回路和帘栅极回路都装有退交连电容器。总直流表上的读数大约是40毫安,用来表示仪器的正常工作情况,但是和调整没有关系,因此这电表也可以不用。
仪器里的元件应当选用优质的。其中二个振荡级和混频级的所有固定电容器,除了0.05微法以上的以外,都应该采用高稳定度的银云母电容器(注意有的银云母电容器受热时也会变信)。主调整和零拍调整电容器的片子要厚实,结构要坚固;固定电阻要用炭膜式,功率要用得大一些,不要用1/2瓦以下的。底板上的接线要焊得牢靠,零件要装得齐整稳固,特别是振荡槽路和其它高频部分的接线,应该用硬铜线接得很牢固,不使发生振动。这样,仪器的稳定性和可靠性就有了保障,才能发挥它的优越性。
使用方法
使用仪器时,先开启电源开关,把主调整电容器旋在0°,也就是使它全部旋进。等待二、三分钟以后,旋动零拍调整电容器,使指示电表的指针逐渐抖动起来,直到跌到“0”位。这时扬声器发出的声音也相应地从高音变到低音,直到消失。再等待一、二分钟,如果它们不发生变化,表示仪器已经相当稳定,就可以进行测量了。在长时间测试的过程中,每隔二、三十分钟必须把主调整电容器旋回到0°,用零拍调整电容器作一次复核调整。
先把被测电容器的一端接到“地”端子上,调整零拍电容器使差频等于零,以抵消这电容器与机壳间的分布电容量,然后把另一端接到“C\(_{X}\)”端子上进行测量。对于不能直接接到测试端子上的大电容器,可以用导线从端子连接到电容器上,但导线间的分布电容应该扣除。扣除的方法是把接“地”的导线先连接到电容器适宜于接地的一端,“CX”端上的另外一根导线搁在电容器另一端的近旁(注意绝缘),经过零拍调整以后,再把这根导线接上电容器。如果导线用得过长,它的分布电感量将会引起一定程度的测量误差。
测量时,调整主调整电容器,从0°开始转动,使它的电容量减小。当达到调整点时,电表的指针跌到零位,越过这一点,它立即上升。在达到调整点附近时,就要缓慢地旋动主调整电容器,使电表的指针从开始抖动以致跌定在零位。这时,从刻度盘上就可读出被测电容器的电容量数值。
当考验电容器的热稳定性能时,先用上面测量电容量的方法得到了调整点,使电表的指针保持在零位,扬声器中声音消失。然后,用一只烘灯对着电容器适当地加热。热稳定度高的电容器并不因为受热而发生电容量变化,电表指针和扬声器始终保持原状。热稳定度差的,一旦温度升高,由于电容量减少或增加,扬声器中便发出声音,表针也抖动和上升起来,并且随着电容量变动的速度,音频频率相应地发生变化。电容量变化越快,音频变得越高。如果要了解电容量变化的数值,可以调整主调整电容器以获得新的调整点,从刻度盘上读出前后数值的差数。差数越大,表示这个电容器的热稳定度越低。
把被测电容器装在一个胶木或金属盒里,插一支棒形温度计到里面(见图3),用烘灯加热,可以测出它在各种温度下的电容量,绘出电容量随温度变化的曲线。(张川文)
