電氣絕緣材料高頻介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量?jī)x   滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)：GBT1409-2006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

電氣絕緣材料高頻介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量?jī)x  結(jié)構(gòu)損耗

在高頻電場(chǎng)和低溫下，有一類(lèi)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(chēng)為結(jié)構(gòu)損耗。這類(lèi)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。

標(biāo)稱(chēng)誤差

宏觀結(jié)構(gòu)不均勾性的介質(zhì)損耗

工程介質(zhì)材料大多數(shù)是不均勻介質(zhì)。例如陶瓷材料就是如此，它通常包含有晶相、玻璃相和氣相，各相在介質(zhì)中是統(tǒng)計(jì)分布口。由于各相的介電性不同，有可能在兩相間積聚了較多的自由電荷使介質(zhì)的電場(chǎng)分布不均勻，造成局部有較高的電場(chǎng)強(qiáng)度而引起了較高的損耗。但作為電介質(zhì)整體來(lái)看，整個(gè)電介質(zhì)的介質(zhì)損耗必然介于損耗最大的一相和損耗最小的一相之間。

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(lèi)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(lèi)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(lèi)晶體的介質(zhì)損耗較大，由這類(lèi)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。

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。

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(xiàn)柱間的接線(xiàn)應(yīng)盡量短，足夠粗，并應(yīng)接觸良好、可靠，以減少因接線(xiàn)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(xiàn)柱。

使用和保養(yǎng)

高頻Q表是比較精密的阻抗測(cè)量?jī)x器，在合理使用和注意保養(yǎng)情況下，才能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定和較高的測(cè)試精度。

a．熟悉本說(shuō)明書(shū)，正確地使用儀器；

b．使儀器經(jīng)常保持清潔、干燥；

c．本儀器保用期為18個(gè)月，如發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障或失去準(zhǔn)確度，可以原封送回本廠，免費(fèi)修理。

新購(gòu)儀器的檢查

新購(gòu)的儀器最好能先用LKI-1電感組，將各個(gè)電感在各個(gè)不同頻率測(cè)試Q值，把測(cè)試的情況，例使用的電感號(hào)、測(cè)試頻率Q讀數(shù)、電容讀數(shù)等多次測(cè)得數(shù)及測(cè)試環(huán)境條件逐一詳細(xì)記錄，并把記錄保存起來(lái)，以供以后維修時(shí)作參考。

LKI-1電感組是專(zhuān)供測(cè)試時(shí)作輔助電感用的，不能把這些電感當(dāng)作高精度的標(biāo)準(zhǔn)電感看待。隨著測(cè)試環(huán)境條件不同，測(cè)得電感器Q值和分布電容可能略有不同。

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(chēng)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)。

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?xún)深?lèi)。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。

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(mǎn)足精度要求。

配置：

主機(jī) 一臺(tái)

電感 一套

夾具 一套

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。

技術(shù)參數(shù)：

1．Q值測(cè)量

a．Q值測(cè)量范圍：2～1023。

b．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔。

c．標(biāo)稱(chēng)誤差

     頻率范圍（100kHz～10MHz）： 頻率范圍（10MHz～160MHz）：

     固有誤差：≤5％?滿(mǎn)度值的2%固有誤差：≤6％?滿(mǎn)度值的2%

     工作誤差：≤7％?滿(mǎn)度值的2%工作誤差：≤8％?滿(mǎn)度值的2%

2．電感測(cè)量范圍：4.5nH~7.9mH

3．電容測(cè)量：1~205

     主電容調(diào)節(jié)范圍：18～220pF

     準(zhǔn)確度：150pF以下?1.5pF；150pF以上?1%

     注：大于直接測(cè)量范圍的電容測(cè)量見(jiàn)后頁(yè)使用說(shuō)明

4.  信號(hào)源頻率覆蓋范圍

     頻率范圍CH1:0.1～0.999999MHz, CH2: 1～9.99999MHz,

     CH3:10～99.9999MHz, CH1 :100～160MHz,

5．Q合格指示預(yù)置功能:      預(yù)置范圍：5～1000。

6．B-測(cè)試儀正常工作條件

a.  環(huán)境溫度：0℃～ 40℃；

b．相對(duì)濕度：<80％；

c．電源：220V?22V，50Hz?2.5Hz。

7．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。

高頻Q表能在較高的測(cè)試頻率條件下，測(cè)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(xiàn)的特性阻抗等。該儀器廣泛地用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等單位。

頻率范圍

10kHz～50MHz

頻率分段

(虛擬)

10～99.9999kHz

100～999.999kHz

1～9.99999MHz

10～60MHz

電極系統(tǒng)

 1加到試樣上的電極

 電極可選用5.1.3中任意一種。如果不用保護(hù)環(huán)。而且試樣上下的兩個(gè)電極難以對(duì)齊時(shí)，其中一個(gè)電極應(yīng)比另一個(gè)電極大些。已經(jīng)加有電極的試樣應(yīng)放置在兩個(gè)金屬電極之間，這兩個(gè)金屬電極要比試樣上的電極稍小些。對(duì)于平板形和圓柱形這兩種不同電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式以及邊緣電容近似計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式由表1給出.

 對(duì)于介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量，這種類(lèi)型的電極在高頻下不能滿(mǎn)足要求，除非試樣的表面和金屬板都非常平整。圖1所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻

2試樣上不加電極

 表面電導(dǎo)率很低的試樣可以不加電極而將試樣插人電極系統(tǒng)中測(cè)量，在這個(gè)電極系統(tǒng)中，試樣的一側(cè)或兩側(cè)有一個(gè)充滿(mǎn)空氣或液體的間隙。

 平板電極或圓柱形電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式由表3給出。

 下面兩種型式的電極裝置特別合適

2.1空氣填充測(cè)微計(jì)電極

 當(dāng)試樣插人和不插人時(shí)，電容都能調(diào)節(jié)到同一個(gè)值，不需進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)的電氣校正就能測(cè)定電容率。電極系統(tǒng)中可包括保護(hù)電極.

2.2流體排出法

 在電容率近似等于試樣的電容率，而介質(zhì)損耗因數(shù)可以忽略的一種液體內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量與試樣厚度測(cè)量的精度關(guān)系不大。當(dāng)相繼采用兩種流體時(shí)，試樣厚度和電極系統(tǒng)的尺寸可以從計(jì)算公式中消去

 試樣為與試驗(yàn)池電極直徑相同的圓片，或?qū)y(cè)微計(jì)電極來(lái)說(shuō)，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應(yīng)忽略不計(jì)在測(cè)微計(jì)電極中，為了忽略邊緣效應(yīng)，試樣直徑約比測(cè)微計(jì)電極直徑小兩倍的試樣厚度。

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(mǎn)足精度要求。

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)。

主要產(chǎn)品有：

拉力試驗(yàn)機(jī)，                     塑料球壓痕硬度計(jì)

維卡熱變形試驗(yàn)儀，               體積表面電阻率測(cè)試儀

海綿泡沫落球回彈試驗(yàn)機(jī)，         海綿泡沫拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)

耐壓試驗(yàn)機(jī)，                  介電常數(shù)測(cè)試儀

海綿泡沫壓陷硬度測(cè)驗(yàn)儀，         介質(zhì)損耗測(cè)試儀

海綿泡沫疲勞壓陷試驗(yàn)機(jī)，         薄膜沖擊試驗(yàn)機(jī)

熔融指數(shù)儀，                     無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀

電壓擊穿試驗(yàn)儀，                 摩擦系數(shù)儀

低溫脆性沖擊試驗(yàn)儀               阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)等。