橡膠塑料介電常數(shù)和電容率測試儀-北京北廣精儀

橡膠塑料介電常數(shù)和電容率測試儀-北京北廣精儀  介質(zhì)損耗：絕緣材料在電場作用下，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，簡稱介損。在交變電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數(shù)角Φ）的余角δ稱為介質(zhì)損耗角。

損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉(zhuǎn)化為熱能的介電損耗（耗散的能量）的量度，一般情況下都期望耗損因子低些好。

橡膠塑料介電常數(shù)和電容率測試儀-北京北廣精儀  頻率范圍

10kHz～50MHz

頻率分段

(虛擬)

10～99.9999kHz

100～999.999kHz

1～9.99999MHz

10～60MHz

電介質(zhì)的用途

 電介質(zhì)一般被用在兩個不同的方面:

 用作電氣回路元件的支撐，并且使元件對地絕緣及元件之間相互絕緣;

 用作電容器介質(zhì)

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(dāng)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。

高頻電橋
由于它不再是一個高壓電橋，因此承受電壓U₁的臂能容易地引人可調(diào)元件;替代法在此適用
 還應(yīng)指出，帶有分開的初級繞組的電橋允許電源和檢測器互換位置。其平衡與在次級繞組中對應(yīng)
的安匝數(shù)的補(bǔ)償相符.

標(biāo)準(zhǔn)配置：

高配Q表 一只  

試驗電極  一只 （c類）

電感      一套（9只）

電源線    一條

說明書    一份

合格證    一份

保修卡    一份

低頻電橋

 一般為高壓電橋，這不僅是由于靈敏度的緣故，也因為在低頻下正是高電壓技術(shù)特別對電介質(zhì)損耗關(guān)注的問題。電容臂和測量臂兩者的阻抗大小在數(shù)量級上相差很多，結(jié)果，絕大部分電壓都施加在電容Cx和 C}上，使電壓分配不平衡 上面給出的電橋平衡條件只是當(dāng)?shù)蛪涸Ω邏涸帘螘r才成立。同時，屏蔽必須接地，以保證平衡穩(wěn)定。如圖A. 2所示。屏蔽與使用被保護(hù)的電容 C、和 C、是一致的，這個保護(hù)對于Ch來說是必不可少的。

 由于選擇不同的接地方法，實際上形成了兩類電橋。

信號源頻率覆蓋范圍

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

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

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，所以無極化損耗，僅有的一點損耗是由漏導(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)，離子的活動范圍擴(kuò)大。在外電場作用下，晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運動，產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來回運動，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)用于低頻場合。

帶瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋

 圖 A.2示出了使電橋測量臂接線端與屏蔽電位相等的方法。這種方法是通過使用外接輔助橋臂Z_A、Z_B(瓦格納接地電路)，并使這兩個輔助橋臂的中間點 P接到屏蔽并接地。調(diào)節(jié)輔助橋臂(實際為

Z_B)以使在 Z_A和 Z_B上的電壓分別與電橋的電容臂和測量臂兩端的電壓相等.顯然，這個解決方法包括兩個橋即主橋 AMNB和輔橋 AMPB(或 ANPB)同時平衡。通過檢測器從一個橋轉(zhuǎn)換到另一個橋逐

次地逼近平衡而 終達(dá)到二者平衡.用這種方法精度可以提高一個數(shù)量級，這時，實際上該精度只決定于電橋元件的精密度平衡 用這種方法精度可以提高一個數(shù)量級，這時，實際上該精度只決定

于電橋元件的精密度。

     必須指出，只有當(dāng)電源的兩端可以對地絕緣時才使用上述特殊的解決方法。如果不可能對地絕緣，則必須使用更復(fù)雜的裝置(雙屏蔽電橋)。

邊緣效應(yīng)

 為了避免邊緣效應(yīng)引起電容率的測量誤差，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)，通常需對邊緣電容進(jìn)行修正，表 工給出了近似計算公式 這些公式是經(jīng)驗公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀。

 此外，在一個合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護(hù)環(huán)和無保護(hù)環(huán)的(比較))測量來獲得，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。

介質(zhì)損耗（dielectric loss ）指的是絕緣材料在電場作用下，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)。

測量方法的選擇：

 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(hù)電極不需任何外加附件或過多操作，就可采用保護(hù)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(hù)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(xiàn)和該種儀器的原理說明書。

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.

特點：

(1) ◆ 優(yōu)化的測試電路設(shè)計使殘值更小

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

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

(4) ◆ 自動掃描被測件諧振點，標(biāo)頻單鍵設(shè)置和鎖定，大大提高測試速度

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(qiáng)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(fù)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(jìn)行控制是必不可少的.

 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(qiáng)度

 存在界面極化時，自由離子的數(shù)目隨電場強(qiáng)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(qiáng)度無關(guān)

邊緣效應(yīng)

 為了避免邊緣效應(yīng)引起電容率的測量誤差，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)，通常需對邊緣電容進(jìn)行修正，表 工給出了近似計算公式 這些公式是經(jīng)驗公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀。

 此外，在一個合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護(hù)環(huán)和無保護(hù)環(huán)的(比較))測量來獲得，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)方法的要求來制備。

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

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 測量

 電氣測量按本標(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測量結(jié)果的影響。此時，可采用同軸接線系統(tǒng)(見圖 1所示)，當(dāng)用變電抗法測量時，應(yīng)提供一個固定微調(diào)電容器。