陶瓷橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀  安全措施

（1）高壓保護(hù)：試品短路、擊穿或高壓電流波動(dòng)，能迅速切斷高壓輸出。

（2）CVT保護(hù)：設(shè)定自激電壓的過(guò)流點(diǎn)，一旦超出設(shè)置的電流值，儀器自動(dòng)退出測(cè)量，不會(huì)損壞設(shè)備。

（3）接地檢測(cè)：儀器有接地檢測(cè)功能，未接地時(shí)不能升壓測(cè)量。

（4）防誤操作：具備防誤操作設(shè)計(jì)，能判別常見(jiàn)接線錯(cuò)誤，安全報(bào)警。

（5）防“容升”：測(cè)量大容量試品時(shí)會(huì)出現(xiàn)電壓抬高的“容升”效應(yīng)，儀器能自動(dòng)跟蹤輸出電壓，保持試驗(yàn)電壓恒定。

陶瓷橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀邊緣效應(yīng)

 為了避免邊緣效應(yīng)引起電容率的測(cè)量誤差，電極系統(tǒng)可加上保護(hù)電極。保護(hù)電極的寬度應(yīng)至少為兩倍的試樣厚度，保護(hù)電極和主電極之間的間隙應(yīng)比試樣厚度小。假如不能用保護(hù)環(huán)，通常需對(duì)邊緣電容進(jìn)行修正，表工給出了近似計(jì)算公式這些公式是經(jīng)驗(yàn)公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀。

 此外，在一個(gè)合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護(hù)環(huán)和無(wú)保護(hù)環(huán)的(比較))測(cè)量來(lái)獲得，用所得到的邊緣電容修正其他頻率和溫度下的電容也可滿足精度要求。

試驗(yàn)步驟

1試樣的制備

 試樣應(yīng)從固體材料上截取，為了滿足要求，應(yīng)按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法的要求來(lái)制備。

 應(yīng)精確地測(cè)量厚度，使偏差在士(0. 2%士。.005 mm)以內(nèi)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)均勻地分布在試樣表面。必要時(shí)，應(yīng)測(cè)其有效面積。

2條件處理

 條件處理應(yīng)按相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行。

3測(cè)量

 電氣測(cè)量按本標(biāo)準(zhǔn)或所使用的儀器(電橋)制造商推薦的標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的方法進(jìn)行。

 在1 MHz或更高頻率下，必須減小接線的電感對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。此時(shí)，可采用同軸接線系統(tǒng)(見(jiàn)圖1所示)，當(dāng)用變電抗法測(cè)量時(shí)，應(yīng)提供一個(gè)固定微調(diào)電容器。

高分子材料的損耗

高分子聚合物電介質(zhì)按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類。一般地，偶極矩在0~0.5D（德拜）范圍內(nèi)的是非極性高聚物；偶極矩在0.5D以上的是極性高聚物。非極性高聚物具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，其介電常數(shù)約為2，介質(zhì)損耗小于10-4；極性高聚物則具有較高的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，并且極性愈大，這兩個(gè)值愈高。

高聚物的交聯(lián)通常能阻礙極性基團(tuán)的取向，因此熱固性高聚物的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均隨交聯(lián)度的提高而下降。酚醛樹(shù)脂就是典型的例子，雖然這種高聚物的極性很強(qiáng)，但只要固化比較完全，它的介質(zhì)損耗就不高。相反，支化使分子鏈間作用力減弱，分子鏈活動(dòng)能力增強(qiáng)，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均增大。

高聚物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)狀態(tài)對(duì)介電性景響也很大。結(jié)品能抑制鏈段上偶極矩的取向極化，因此高聚物的介質(zhì)損耗隨結(jié)晶度升高而下降。當(dāng)高聚物結(jié)晶度大于70%時(shí)，鏈段上的偶極的極化有時(shí)完全被抑制，介電性能可降至最低值，同樣的道理，非晶態(tài)高聚物在玻璃態(tài)下比在高彈態(tài)下具有更低的介質(zhì)損耗。此外，高聚物中的增塑利、雜質(zhì)等對(duì)介電性能也有很大景響。

試樣的幾何形狀：

 測(cè)定材料的電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)，最好采用板狀試樣，也可采用管狀試樣。

 在測(cè)定電容率需要較高精度時(shí)，最大的誤差來(lái)自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚度應(yīng)足夠大，以滿足測(cè)量所需要的精確度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點(diǎn)間厚度的變化。對(duì)1%的精確度來(lái)講，1.5 mm的厚度就足夠了，但是對(duì)于更高精確度，最好是采用較厚的試樣，例如6 mm-12 mm。測(cè)測(cè)量厚度必須使測(cè)量點(diǎn)有規(guī)則地分布在整個(gè)試樣表面上，且厚度均勻度在士1%內(nèi)。如果材料的密度是已知的，則可用稱量法測(cè)定厚度 選取試樣的面積時(shí)應(yīng)能提供滿足精度要求的試樣電容。測(cè)量10 pF的電容時(shí)，使用有良好屏蔽保護(hù)的儀器。由于現(xiàn)有儀器的極限分辨能力約1 pF,因此試樣應(yīng)薄些，直徑為10 cm或更大些。

 需要測(cè)低損耗因數(shù)值時(shí)，很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)線串聯(lián)電阻引人的損耗要盡可能地小，即被測(cè)電容和該電阻的乘積要盡可能小同樣，被測(cè)電容對(duì)總電容的比值要盡可能地大第一點(diǎn)表示導(dǎo)線電阻要盡可能低及試樣電容要小。第二點(diǎn)表示接有試樣橋臂的總電容要盡可能小，且試樣電容要大。因此試樣電容最好取值為20 pF，在測(cè)量回路中，與試樣并聯(lián)的電容不應(yīng)大于約5 pF。

滿足標(biāo)準(zhǔn)：GBT 1409-2006測(cè)量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長(zhǎng)在內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法

儀器正常工作條件

a. 環(huán)境溫度：0℃～ 40℃；            b．相對(duì)濕度：<80％；           c．電源：220V?22V，50Hz?2.5Hz。

介電常數(shù),用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能.它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對(duì)電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷的束縛能力越強(qiáng)。電容器兩極板之間填充的介質(zhì)對(duì)電容的容量有影響，而同一種介質(zhì)的影響是相同的，介質(zhì)不同，介電常數(shù)不同

頻率范圍

10kHz～50MHz

頻率分段

(虛擬)

10～99.9999kHz

100～999.999kHz

1～9.99999MHz

10～60MHz     

電感：

線圈號(hào)   測(cè)試頻率   Q值    分布電容p       電感值  

  9         100KHz      98       9.4           25mH

  8         400KHz     138       11.4        4.87mH

  7         400KHz    202       16           0.99mH

  6           1MHz     196       13          252μH

  5           2MHz     198       8.7        49.8μH

  4         4.5MHz    231       7             10μH

  3          12MHz      193     6.9         2.49μH

  2          12MHz      229     6.4        0.508μH            

  1   25MHz，50MHz   233，211    0.9       0.125μH

電容量及介損顯示精度：

    電容量：?0.5%?tgδx?0.0001。

介 損：?0.5％tgdx?1?10-4

離子晶體的損耗

離子晶體的介質(zhì)損耗與其結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。

緊密結(jié)構(gòu)的晶體離子都排列很有規(guī)則，鍵強(qiáng)度比較大，如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等，在外電場(chǎng)作用下很難發(fā)生離子松弛極化，只有電子式和離子式的位移極化，所以無(wú)極化損耗，僅有的一點(diǎn)損耗是由漏導(dǎo)引起的（包括本質(zhì)電導(dǎo)和少量雜質(zhì)引起的雜質(zhì)電導(dǎo)）。這類晶體的介質(zhì)損耗功率與頻率無(wú)關(guān)，損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此，以這類晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場(chǎng)合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等

結(jié)構(gòu)松散的離子晶體，如莫來(lái)石（3Al2O3?2SiO2）、董青石（2MgO?2Al2O3?5SiO2）等，其內(nèi)部有較大的空隙或晶格畸變，含有缺陷和較多的雜質(zhì)，離子的活動(dòng)范圍擴(kuò)大。在外電場(chǎng)作用下，晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng)，形成熱離子松弛，出現(xiàn)極化損耗。所以這類晶體的介質(zhì)損耗較大，由這類品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻，只能應(yīng)用于低頻場(chǎng)合。

介質(zhì)損耗（dielectric loss）指的是絕緣材料在電場(chǎng)作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失，簡(jiǎn)稱介損。

介質(zhì)損耗因數(shù)（dielectric loss factor）指的是衡量介質(zhì)損耗程度的參數(shù)。

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。

標(biāo)準(zhǔn)配置：

高配Q表 一只  

試驗(yàn)電極 一只（c類）

電感     一套（9只）

電源線   一條

說(shuō)明書(shū)   一份

合格證   一份

保修卡   一份

測(cè)試注意事項(xiàng)

a．本儀器應(yīng)水平安放；

b．如果你需要較精確地測(cè)量，請(qǐng)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(kāi)關(guān)時(shí)，當(dāng)接近諧振點(diǎn)時(shí)請(qǐng)緩調(diào)；

d．被測(cè)件和測(cè)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(lái)的測(cè)量誤差；

e．被測(cè)件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時(shí)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(cè)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。

漏導(dǎo)損耗

實(shí)際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質(zhì)，在外電場(chǎng)的作用下，總有一些帶電粒子會(huì)發(fā)生移動(dòng)而引起微弱的電流，這種微小電流稱為漏導(dǎo)電流，漏導(dǎo)電流流經(jīng)介質(zhì)時(shí)使介質(zhì)發(fā)熱而損耗了電能。這種因電導(dǎo)而引起的介質(zhì)損耗稱為“漏導(dǎo)損耗”。由于實(shí)阿的電介質(zhì)總存在一些缺陷，或多或少存在一些帶電粒子或空位，因此介質(zhì)不論在直流電場(chǎng)或交變電場(chǎng)作用下都會(huì)發(fā)生漏導(dǎo)損耗。

介電常數(shù),用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能.它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對(duì)電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷的束縛能力越強(qiáng)。電容器兩極板之間填充的介質(zhì)對(duì)電容的容量有影響，而同一種介質(zhì)的影響是相同的，介質(zhì)不同，介電常數(shù)不同

標(biāo)準(zhǔn)配置：

高配Q表 一只  

試驗(yàn)電極 一只（c類）

電感     一套（9只）

電源線   一條

說(shuō)明書(shū)   一份

合格證   一份

保修卡   一份

特點(diǎn)：

◆ 優(yōu)化的測(cè)試電路設(shè)計(jì)使殘值更小

◆ 高頻信號(hào)采用數(shù)碼調(diào)諧器和頻率鎖定技術(shù)

◆LED數(shù)字讀出品質(zhì)因數(shù)，手動(dòng)/自動(dòng)量程切換

◆ 自動(dòng)掃描被測(cè)件諧振點(diǎn)，標(biāo)頻單鍵設(shè)置和鎖定，大大提高測(cè)試速度

電介質(zhì)經(jīng)常是絕緣體。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各種金屬氧化物。有些液體和氣體可以作為好的電介質(zhì)材料。干空氣是良好的電介質(zhì)，并被用在可變電容器以及某些類型的傳輸線。蒸餾水如果保持沒(méi)有雜質(zhì)的話是好的電介質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)約為80。

特點(diǎn)：

◎ 本公司創(chuàng)新的自動(dòng)Q值保持技術(shù)，使測(cè)Q分辨率至0.1Q，使tanδ分辨率至0.00005。

◎ 能對(duì)固體絕緣材料在10kHz～120MHz介質(zhì)損耗角(tanδ)和介電常數(shù)(ε)變化的測(cè)試。

◎ 調(diào)諧回路殘余電感值低至8nH，保證100MHz的(tanδ)和(ε)的誤差較小。

◎ 特制LCD屏菜單式顯示多參數(shù)：Q值，測(cè)試頻率，調(diào)諧狀態(tài)等。

◎Q值量程自動(dòng)/手動(dòng)量程控制。

◎DPLL合成發(fā)生1kHz～60MHz, 50kHz～160MHz測(cè)試信號(hào)。獨(dú)立信號(hào) 源輸出口，所以本機(jī)又是一臺(tái)合成信號(hào)源。

◎ 測(cè)試裝置符合國(guó)標(biāo)GB/T 1409-2006,美標(biāo)ASTM D150以及IEC60250規(guī)范要求。

電介質(zhì)的用途

 電介質(zhì)一般被用在兩個(gè)不同的方面:

 用作電氣回路元件的支撐，并且使元件對(duì)地絕緣及元件之間相互絕緣;

 用作電容器介質(zhì)

試樣的幾何形狀：

 測(cè)定材料的電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)，最好采用板狀試樣，也可采用管狀試樣。

 在測(cè)定電容率需要較高精度時(shí)，最大的誤差來(lái)自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚度應(yīng)足夠大，以滿足測(cè)量所需要的精確度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點(diǎn)間厚度的變化。對(duì)1%的精確度來(lái)講，1.5 mm的厚度就足夠了，但是對(duì)于更高精確度，最好是采用較厚的試樣，例如6 mm-12 mm。測(cè)測(cè)量厚度必須使測(cè)量點(diǎn)有規(guī)則地分布在整個(gè)試樣表面上，且厚度均勻度在士1%內(nèi)。如果材料的密度是已知的，則可用稱量法測(cè)定厚度 選取試樣的面積時(shí)應(yīng)能提供滿足精度要求的試樣電容。測(cè)量10 pF的電容時(shí)，使用有良好屏蔽保護(hù)的儀器。由于現(xiàn)有儀器的極限分辨能力約1 pF,因此試樣應(yīng)薄些，直徑為10 cm或更大些。

 需要測(cè)低損耗因數(shù)值時(shí)，很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)線串聯(lián)電阻引人的損耗要盡可能地小，即被測(cè)電容和該電阻的乘積要盡可能小同樣，被測(cè)電容對(duì)總電容的比值要盡可能地大第一點(diǎn)表示導(dǎo)線電阻要盡可能低及試樣電容要小。第二點(diǎn)表示接有試樣橋臂的總電容要盡可能小，且試樣電容要大。因此試樣電容最好取值為20 pF，在測(cè)量回路中，與試樣并聯(lián)的電容不應(yīng)大于約5 pF。

測(cè)量方法的選擇：

 測(cè)量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的方法可分成兩種:零點(diǎn)指示法和諧振法。

1零點(diǎn)指示法適用于頻率不超過(guò)50 MHz時(shí)的測(cè)量。測(cè)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(gè)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(diǎn):采用保護(hù)電極不需任何外加附件或過(guò)多操作，就可采用保護(hù)電極;它沒(méi)有其他網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。

2諧振法適用于10 kHz一幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)的測(cè)量。該方法為替代法測(cè)量，常用的是變電抗法。但該方法不適合采用保護(hù)電極。

 注:典型的電橋和電路示例見(jiàn)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(bào)導(dǎo)見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)和該種儀器的原理說(shuō)明書(shū)。

極化損耗

在介質(zhì)發(fā)生緩慢極化時(shí)（松弛極化、空間電荷極化等），帶電粒子在電場(chǎng)力的影響下因克服熱運(yùn)動(dòng)而引起的能量損耗。

　　一些介質(zhì)在電場(chǎng)極化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損耗，這種損耗一般稱極化損耗。位移極化從建立極化到其穩(wěn)定所需時(shí)間很短（約為10-16～10-12s），這在無(wú)線電頻率（5?1012Hz以下）范圍均可認(rèn)為是極短的，因此基本上不消耗能量。其他緩慢極化（例如松弛極化、空間電荷極化等）在外電場(chǎng)作用下，需經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間（10-10s或更長(zhǎng)）才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此會(huì)引起能量的損耗。

若外加頻率較低，介質(zhì)中所有的極化都能完全跟上外電場(chǎng)變化，則不產(chǎn)生極化損耗。若外加頻率較高時(shí)，介質(zhì)中的極化跟不上外電場(chǎng)變化，于是產(chǎn)生極化損耗。

結(jié)構(gòu)損耗

在高頻電場(chǎng)和低溫下，有一類與介質(zhì)內(nèi)鄰結(jié)構(gòu)的緊密度密切相關(guān)的介質(zhì)損耗稱為結(jié)構(gòu)損耗。這類損耗與溫度關(guān)系不大，耗功隨頻率升高而增大。

試驗(yàn)表明結(jié)構(gòu)緊密的晶體成玻璃體的結(jié)構(gòu)損耗都很小，但是當(dāng)某此原因（如雜質(zhì)的摻入、試樣經(jīng)淬火急冷的熱處理等）使它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散后。其結(jié)構(gòu)耗就會(huì)大大升高。

設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：用戶方按訂貨技術(shù)要求進(jìn)行驗(yàn)收。并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)備驗(yàn)收在用戶方進(jìn)行并由我公司安裝調(diào)試技術(shù)人員和用戶共同在維修報(bào)告上簽字以確認(rèn)儀器的調(diào)試工作完成。