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電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法
閱讀：882 發(fā)布時間：2020-2-6一、 概述
介質(zhì)損耗和介電常數(shù)是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷，還有復(fù)合材料等的一項重要的物理性質(zhì)，通過測定介質(zhì)損耗角正切tanδ及介電常數(shù)（ε），可進一步了解影響介質(zhì)損耗和介電常數(shù)的各種因素，為提高材料的性能提供依據(jù)；該儀器用于科研機關(guān)、學(xué)校、工廠等單位對無機非金屬新材料性能的應(yīng)用研究。
二、 測試原理
采用高頻諧振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗測試。它以單片計算機作為儀器的控制，測量核心采用了頻率數(shù)字鎖定，標準頻率測試點自動設(shè)定，諧振點自動搜索，Q值量程自動轉(zhuǎn)換，數(shù)值顯示等新技術(shù)，改進了調(diào)諧回路，使得調(diào)諧測試回路的殘余電感減至低，并保留了原Q表中自動穩(wěn)幅等技術(shù)，使得新儀器在使用時更為方便，測量值更為精確。儀器能在較高的測試頻率條件下，測量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質(zhì)損耗，高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻，傳輸線的特性阻抗等。
本測試裝置是由二只測微電容器組成，平板電容器一般用來夾持被測樣品，園筒電容器是一只分辨率高達0.0033pF的線性可變電容器，配用儀器作為指示儀器，絕緣材料的損耗角正切值是通過被測樣品放進平板電容器和不放進樣品的Q值變化，由園筒電容器的刻度讀值變化值而換算得到的。同時，由平板電容器的刻度讀值變化而換算得到介電常數(shù)。
三、儀器的技術(shù)指標
1．Q值測量范圍：2～1023
2．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔；
3．電感測量范圍：自身殘余電感和測試引線電感的自動扣除功能4.5nH-100mH 分別有0.1μH、0.5μH、2.5μH、10μH、50μH、100μH、1mH、5mH、10mH九個電感組成。
4．電容直接測量范圍：1～460pF
5．主電容調(diào)節(jié)范圍： 30～500pF
6．電容準確度 150pF以下±1.5pF；150pF以上±1% 7．信號源頻率覆蓋范圍10KHz-70MHz （雙頻對向搜索 確保頻率不被外界干擾）另有GDAT-C 頻率范圍10KHz-70MHz及200KHZ-160M
8、型號頻率指示誤差：1*10-6 ±1
Q值合格指示預(yù)置功能范圍：5～1000
Q值自動鎖定，無需人工搜索
9．Q表正常工作條件
a. 環(huán)境溫度：0℃～+40℃
b．相對濕度：<80％；
c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。
10．其他
a．消耗功率：約25W；
b．凈重：約7kg；
c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。
11．產(chǎn)品配置：
a.測試主機一臺；
b.電感一套；
c.夾具一 套
四、性能特點：
1. 平板電容器
極片尺寸：φ25.4mm\φ50mm
極片間距可調(diào)范圍和分辨率：≥10mm，±0.01mm
2. 園筒電容器
電容量線性：0.33pF / mm±0.05 pF
長度可調(diào)范圍和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm
3. 夾具插頭間距：25mm±1mm
4. 夾角損耗角正切值：≤4×10－4（1MHz時）
5、數(shù)顯電極
五. 維修保養(yǎng)
本測試裝置是由精密機械構(gòu)件組成的測微設(shè)備，所以在使用和保存時要避免振動和碰撞，要求在不含腐蝕氣體和干燥的環(huán)境中使用和保存，不能自行拆裝，否則其工作性能就不能保證，如測試夾具受到碰撞，或者作為定期檢查，要檢測以下幾個指標：
1. 平板電容器二極片平行度不超過0.02mm。
2. 園筒電容器的軸和軸同心度誤差不超過0.1mm。
3. 保證二個測微桿0.01mm分辨率。
4. 用精密電容測量儀（±0.01pF分辨率）測量園筒電容器，電容呈線性率，從0~20mm，每隔1mm測試一點，要求符合工作特性要求。
附表一,介質(zhì)損耗測試系統(tǒng)主要性能參數(shù)一覽表
BH916測試裝置 GDAT高頻Q表
平板電容極片 Φ50mm/Φ25.4mm 可選頻率范圍10KHz-70MHz
間距可調(diào)范圍≥15mm 頻率指示誤差3×10-5±1個字
夾具插頭間距25mm±0.01mm 主電容調(diào)節(jié)范圍30-500/18-220pF
測微桿分辨率0.001mm 主調(diào)電容誤差<1%或1pF
夾具損耗角正切值≦4×10-4 （1MHz) Q測試范圍2～1023
附表二 電感組典型測試數(shù)據(jù)
高頻/音頻介電常數(shù)測試儀GDAT-A測試注意事項
a．本儀器應(yīng)水平安放；
b．如果你需要較精確地測量，請接通電源后，預(yù)熱30分鐘；
c．調(diào)節(jié)主調(diào)電容或主調(diào)電容數(shù)碼開關(guān)時，當接近諧振點時請緩調(diào)；
d．被測件和測試電路接線柱間的接線應(yīng)盡量短，足夠粗，并應(yīng)接觸良好、可靠，以減少因接線的電阻和分布參數(shù)所帶來的測量誤差；
e．被測件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時可用低損耗的絕緣材料如聚苯乙烯等做成的襯墊物襯墊；
f．手不得靠近試件，以免人體感應(yīng)影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應(yīng)連接在低電位端的接線柱。
影響介電性能的因素
下面分別討論頻率、溫度、濕度和電氣強度對介電性能的影響。
1頻率
因為只有少數(shù)材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內(nèi)它們的 。r和 tans幾乎是恒定的，且被用作工程電介質(zhì)材料，然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測量其介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率。
電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化是由于介質(zhì)極化和電導(dǎo)而產(chǎn)生，重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導(dǎo)致的界面極化所引起的.
2溫度
損耗指數(shù)在一個頻率下可以出現(xiàn)一個大值，這個頻率值與電介質(zhì)材料的溫度有關(guān)。介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率的溫度系數(shù)可以是正的或負的，這取決于在測量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)大值位置。
3濕度
極化的程度隨水分的吸收量或電介質(zhì)材料表面水膜的形成而增加，其結(jié)果使電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電導(dǎo)率增大。因此試驗前和試驗時對環(huán)境濕度進行控制是*的.
注:濕度的顯著影響常常發(fā)生在 1MHz以下及微波頻率范圍內(nèi)
4電場強度
存在界面極化時，自由離子的數(shù)目隨電場強度增大而增加，其損耗指數(shù)大值的大小和位置也隨此而變。
在較高的頻率下，只要電介質(zhì)中不出現(xiàn)局部放電，電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)與電場強度無關(guān)
測量方法的選擇：
高頻/音頻介電常數(shù)測試儀GDAT-A測量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的方法可分成兩種:零點指示法和諧振法。
1 零點指示法適用于頻率不超過50 MHz時的測量。測量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)可用替代法;也就是在接人試樣和不接試樣兩種狀態(tài)下，調(diào)節(jié)回路的一個臂使電橋平衡。通常回路采用西林電橋、變壓器電橋(也就是互感藕合比例臂電橋)和并聯(lián) T型網(wǎng)絡(luò)。變壓器電橋的優(yōu)點:采用保護電極不需任何外加附件或過多操作，就可采用保護電極;它沒有其他網(wǎng)絡(luò)的缺點。
2 諧振法適用于10 kHz一幾百MHz的頻率范圍內(nèi)的測量。該方法為替代法測量，常用的是變電抗法。但該方法不適合采用保護電極。
注:典型的電橋和電路示例見附錄。附錄中所舉的例子自然是不全面的，敘述電橋和側(cè)量方法報導(dǎo)見有關(guān)文獻和該種儀器的原理說明書。
試驗報告
試驗報告中應(yīng)給出下列相關(guān)內(nèi)容:
絕緣材料的型號名稱及種類、供貨形式、取樣方法、試樣的形狀及尺寸和取樣 日期(并注明試樣厚度和試樣在與電極接觸的表面進行處理的情況);
試樣條件處理的方法和處理時間;
電極裝置類型，若有加在試樣上的電極應(yīng)注明其類型;
測量儀器;
試驗時的溫度和相對濕度以及試樣的溫度;
施加的電壓;
施加的頻率;
相對電容率ε(平均值);
介質(zhì)損耗因數(shù) tans(平均值);
試驗 日期 ;
相對電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)值以及由它們計算得到的值如損耗指數(shù)和損耗角，必要時，應(yīng)給出與溫度和頻率的關(guān)系。