Приборы серии Techmize TH2690 представляют собой высокочувствительные электроизмерительные устройства, предназначенные для измерения чрезвычайно малых постоянных токов (фемто- и пикоамперметры) и сверхвысоких сопротивлений (электрометры/петаомметры). Эти приборы объединяют функции миллиамперметра, фемтоамперметра, электрометра и мегомметра в одном корпусе, что позволяет выполнять широкий спектр задач – от измерения токов утечки на уровне фемтоампер до определения сопротивления изоляции на уровне петаом (10^15 Ом) и выше.

Все приборы серии оснащены 5-дюймовым цветным ЖК-дисплеем с емкостным сенсорным экраном для удобного управления и отображения результатов. Интуитивно понятный графический интерфейс, дополняемый набором аппаратных кнопок быстрого доступа, позволяет пользователю с лёгкостью выбирать режимы измерения, просматривать данные как в цифровом виде, так и в виде графиков или гистограмм, а также выполнять базовую обработку результатов непосредственно на приборе. Приборы серии TH2690 поддерживают автоматизацию измерений через интерфейсы RS-232, USB, GPIB и LAN с использованием стандартных команд SCPI, что удобно для интеграции в испытательные системы и удалённого управления с компьютера.

На практике старшие модели серии (TH2690/TH2690A) позволяют измерять токи от долей фемтоампер, а с помощью встроенного высоковольтного источника – определять сопротивления изоляции величиной до порядка 10^15–10^16 Ом. Младшие модели (TH2691/TH2691A) ориентированы только на измерение тока, но при этом обеспечивают ту же предельную чувствительность по току (до 0,1–1 фА). Встроенный источник напряжения в версиях TH2690/TH2690A способен выдавать стабилизированное постоянное напряжение до ±1000 В, что необходимо для измерения больших сопротивлений вольт-амперным методом (высокое напряжение прикладывается к испытуемому объекту для регистрации тока утечки). Все модели имеют скорость интегрирования, настраиваемую пользователем (Fast/Mid/Slow), что позволяет выбирать оптимальный режим измерения – от быстрого захвата переходных процессов до сверхвысокой точности при длительной выборке сигнала.

Режимы измерения и функциональные возможности

Измерение тока. Все приборы серии TH2690 способны измерять постоянный ток от пикоамперных уровней до десятков миллиампер. Максимальная чувствительность достигается в моделях-фемтоамперметрах (TH2690 и TH2691) – минимальное разрешение по току составляет 0,1 фА (1×10^–16 А). У пикоамперметров (TH2690A и TH2691A) минимальное разрешение несколько ниже – 1 фА (1×10^–15 А). При этом максимальный предел измерения тока у всех моделей равен ±20 мА, что позволяет охватить широкий диапазон применений – от утечек и темновых токов фотодатчиков до токов через большие резисторы и токопроводящие материалы. Прибор автоматически или вручную переключает диапазоны измерения; для наилучшего результата на самых чувствительных диапазонах предусмотрено интегрирование сигнала (усреднение) и цифровая фильтрация для подавления шумов. Входная цепь амперметра имеет минимальный собственный падение напряжения (burden voltage) – не более 20 мкВ на самом чувствительном диапазоне, благодаря чему измерение малых токов практически не вносит погрешности в тестируемую цепь.

Измерение напряжения. Модели TH2690 и TH2690A могут выполнять функции высокоомного вольтметра (электрометра). Диапазон измерения постоянного напряжения составляет от 1 мкВ до 20 В при входном сопротивлении более 200 ТОм. Настолько высокое входное сопротивление минимизирует ток утечки через прибор при измерении напряжения, обеспечивая точные результаты даже на объектах с очень большим внутренним сопротивлением. Для подавления влияния паразитных токов утечки применяется триаксиальное соединение с активным экранированием (guard): входной разъём выполнен трёхосным, причём внутренняя экранирующая оболочка удерживается на том же потенциале, что и измеряемый проводник, благодаря встроенному буферному усилителю. Такая схема существенно снижает токи утечки и погрешности при измерении как малых токов, так и высоких сопротивлений.

Измерение электрического сопротивления. Старшие модели (TH2690 и TH2690A) позволяют измерять сопротивления объектов в диапазоне от единиц мегом до экстремально высоких значений. Для этого используется встроенный источник регулируемого постоянного напряжения (задаваемого пользователем до ±1000 В) и измерительный усилитель тока. Прибор реализует метод классического мегомметра: прикладывает к испытуемому объекту известное напряжение и измеряет протекающий через образец малый ток, вычисляя сопротивление по закону Ома R = U/I. За счёт высокой чувствительности по току и высокого напряжения источника, максимально измеримое сопротивление достигает порядка 10^15 Ом (10 ПОм) для модели TH2690A и вплоть до ~10^16 Ом (условно до 100 ПОм) для модели TH2690. Практически это означает возможность напрямую измерять сопротивления изоляции, утечки диэлектриков и других материалов на уровне петаом – на два порядка выше, чем у традиционных мегомметров. Примечание: модели TH2691/TH2691A не поддерживают функцию измерения сопротивления.

Для безопасности при работе с высоким напряжением предусмотрена функция блокировки (Interlock): на задней панели прибора имеется специальный разъём безопасности, который должен быть замкнут на цепь управления, чтобы разрешить подачу напряжения свыше 21 В на выход. Это защищает оператора от случайного прикосновения к высоковольтному выходу.

Измерение заряда. Топовая модель TH2690 обладает уникальной способностью измерения накопленного электрического заряда в диапазоне от 2 фКл (2*10^–15 Кл) до 2 мкКл. По сути, эта функция реализует интегрирование тока по времени внутри прибора, позволяя, к примеру, измерять емкость и ток утечки конденсаторов или собирать суммарный заряд, протекающий через объект за заданный интервал. Модели A (TH2690A) и младшие (TH2691/TH2691A) функцию измерения заряда не поддерживают.

Измерение температуры и влажности. К приборам TH2690 и TH2690A можно подключать выносной датчик окружающей среды для измерения температуры и относительной влажности воздуха. Данные о температуре (в °C) и влажности (%) могут отображаться на экране и записываться вместе с результатами электрических измерений. Это важно при проведении прецизионных экспериментов, так как позволяет учитывать влияние окружающих условий на ультранизкие токи и сопротивления (например, влажность существенно влияет на поверхностные токи утечки по изоляторам). Разъём для датчика находится на задней панели прибора.

Дополнительные функции обработки результатов. Во всех моделях реализован ряд функций математической обработки и контроля результатов измерений. Пользователь может задавать простые математические выражения для автоматического вычисления новых величин на основе измеренного тока, напряжения или сопротивления (функция MATH). Например, это позволяет мгновенно пересчитывать ток утечки в сопротивление или проводить масштабирование сигнала по заданному коэффициенту. Также доступен режим Limit Test (тест на соответствие допуску) – сравнение измеренного значения с верхним и нижним заданными пределами с индикацией годен/не годен, что удобно при контроле качества компонентов. Для статистического анализа прибор может автоматически отображать минимум, максимум, среднее и стандартное отклонение по серии измерений, а также строить гистограмму распределения.

Графический интерфейс и возможности отображения

Отличительной особенностью серии TH2690 является цветной сенсорный дисплей диагональю 5 дюймов, обеспечивающий богатые возможности визуализации данных. Помимо обычного цифрового индикатора (числового отображения измеренного значения), прибор может строить графики измеряемых величин в реальном времени. В частности, доступен режим тренда во времени – на экране отображается график зависимости измеренного параметра (тока, напряжения или сопротивления) от времени, обновляющийся по мере поступления новых данных. Это позволяет наблюдать дрейф, нестабильности или переходные процессы без подключения внешнего осциллографа или программного обеспечения. Пользователь может прокручивать временной график и выбирать интересующий фрагмент для детального рассмотрения, что облегчает анализ нестабильных токов утечки или процессов зарядки/разрядки.

Ещё один полезный режим – индикатор в виде столбиковой диаграммы (барграф) или гистограммы распределения. Например, в режиме гистограммы прибор накопительно отображает распределение измеренных значений по интервалам, что наглядно показывает разброс и шумы измеряемого сигнала в реальном времени. Столбиковый индикатор может применяться для имитации аналогового прибора, быстро реагируя на изменения величины и помогая при настройке эксперимента. Переключение между цифровым, графическим и комбинированным представлением данных выполняется непосредственно через меню на сенсорном экране.

Структура меню интуитивно организована: основные режимы (измерение I, V, R, Q) выбираются кнопкой Func, включение/отключение выхода высокого напряжения – кнопкой Source (только для TH2690/TH2690A). На экране одновременно отображается вся ключевая информация: выбранный диапазон, измеренное значение с заданной единицей (и расчетной единицей – например, сопротивление в Ом), текущее время, а также значения температуры и влажности (если датчик подключен). Благодаря сенсорному управлению, пользователь может вызывать диалоговые окна настройки (например, фильтрации сигнала, скорости измерения, параметров генератора напряжения) и задавать числовые значения непосредственно с экранной клавиатуры, что ускоряет работу и снижает вероятность ошибок.

Для хранения результатов и настройки экспериментов прибор оснащён внутренней памятью. Режим записи данных (Data Logging) позволяет сохранять в буфер большое количество результатов измерений, которые затем можно просматривать на экране или выгружать на внешний компьютер. Объём буфера измерений составляет до 100 000 выборок, достаточных для длительного мониторинга параметров без участия ПК. Кроме того, реализовано сохранение конфигураций прибора и результатов на подключаемую USB-флешку (через USB-порт Host на передней или задней панели) – это удобно для переноса данных и настроек между рабочими местами.

Интерфейсы связи и программное управление

Приборы серии TH2690 легко интегрируются в автоматизированные измерительные системы. Все модели оборудованы полным набором интерфейсов для дистанционного управления и сбора данных: USB, LAN (Ethernet), GPIB (IEEE-488), а также последовательным портом RS-232. Это позволяет подключать прибор как к современным компьютерам по USB или локальной сети, так и к устаревшим системам через GPIB/RS-232. Поддерживается протокол LXI (через LAN) для совместимости с сетевыми тестовыми системами.

В комплект каждого прибора входит фирменное программное обеспечение Techmize (для Windows ПК), позволяющее сразу приступить к дистанционному управлению без необходимости программирования. Это ПО предоставляет графический интерфейс для построения графиков, экспорта данных в таблицы, а также калибровки и самопроверки прибора. При необходимости, результаты измерений и графики можно сохранять с временными метками для последующего анализирования или формирования отчётов.

Для обеспечения максимальной точности при подключении внешних устройств, Techmize предлагает аксессуары: низковольтные триаксиальные кабели для измерения малых токов (с внутренней экранировкой для guard), высоковольтные щупы для источника ±1000 В, универсальный адаптер для измерения высоких сопротивлений (включающий экранированную камеру для образца), а также адаптеры для подключения датчиков температуры/влажности. Использование оригинальных аксессуаров гарантирует достижение заявленных характеристик прибора.

Области применения

Широкие функциональные возможности серии TH2690 делают эти приборы востребованными в самых различных областях. Ниже приведены основные категории применений и примеры конкретных задач:

• Материаловедение и научные исследования – измерение электропроводности и удельного сопротивления материалов, изучение свойств биоматериалов, керамики, полимеров, эластомеров, тонких плёнок, диэлектриков, электролитов, сегнетоэлектриков, графена, металлов, органических и наноматериалов и др. Высокое входное сопротивление электрометра и возможность измерения токов на уровне фемтоампер позволяют исследовать свойства новых материалов с экстремально высокой резистивностью или малым током утечки.
• Электронные компоненты и приборы – тестирование и отбраковка прецизионных электронных компонентов: конденсаторов (измерение тока утечки и диэлектрических потерь), резисторов (особенно высокоомных номиналов), диодов и транзисторов (утечка обратного тока, ток отсечки), включая современные компоненты на основе тонкоплёночных структур и нанотехнологий (например, TFT-транзисторы, транзисторы на углеродных нанотрубках), а также оптоэлектронных приборов и солнечных элементов (темновой ток, ток утечки p–n-переходов). При помощи функции встроенного источника напряжения можно проводить испытания изоляции и пробоя, снятие вольт-амперных характеристик в широком диапазоне токов и напряжений.
• Электронные и неэлектронные системы – использование в научных установках и промышленности: например, в системах ионно-лучевой и электронно-лучевой литографии (контроль малых токов пучка), в высокочувствительных датчиках и детекторах (например, счётчики частиц, фотоумножители – измерение тока тёмного шума), в системах контроля заряда и электростатики, а также во встроенных прецизионных измерительных модулях для лабораторного оборудования. Приборы TH2690 благодаря своим характеристикам могут служить эталонными измерителями в метрологических лабораториях для калибровки источников малых токов и высоких сопротивлений.
• Кроме перечисленного, серия TH2690 может применяться в энергетике и электроизоляционной промышленности (контроль утечки токов через изоляцию кабелей, подстанционного оборудования), в медико-биологических исследованиях (например, измерение ионизационных токов, изучение биоэлектрических импедансов на сверхвысоких сопротивлениях), а также в любой сфере, где требуется измерить токи от фемтоампер до миллиампер или сопротивления от омов до петаом без замены прибора. Благодаря сочетанию функциональности и точности, приборы Techmize TH2690 являются универсальным инструментом для исследовательских лабораторий, отделов контроля качества и технологических подразделений, сталкивающихся с задачами измерения крайне малых электрических величин.