國標(biāo)GBT1409介電常數(shù)損耗試驗儀

電介質(zhì)在恒定電場作用下，介質(zhì)損耗的功率為

　　W=U2/R=（Ed）2S/ρd=σE2Sd

定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗率為

ω=σE2

在交變電場作用下，電位移D與電場強(qiáng)度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量，此時介電常數(shù)也變成復(fù)數(shù)，其虛部就表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。

D，E，J之間的相位關(guān)系圖

D，E，J之間的相位關(guān)系圖

如圖所示，從電路觀點來看，電介質(zhì)中的電流密度為

J=dD/dt=d（εE）/dt=Jτ+iJe

式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度，導(dǎo)致能量損耗；Je，相比較E超前90°，稱為無功電流密度。

定義

tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ

式中，δ稱為損耗角，tanδ稱為損耗角正切值。

國標(biāo)GBT1409介電常數(shù)損耗試驗儀

陶瓷材料的損耗

陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點的極化損耗和結(jié)構(gòu)損耗。此外，表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導(dǎo)也會引起較大的損耗。

在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中，介質(zhì)損耗主要來源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能，往往在配方中引人此易熔物質(zhì)（如黏土），形成玻璃相，這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大，介質(zhì)損耗也增大。因面一般高頻瓷，如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大，主要的原因是：主晶相結(jié)構(gòu)松散，生成了缺固濟(jì)體、多品型轉(zhuǎn)變等。

漏導(dǎo)損耗

實際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質(zhì)，在外電場的作用下，總有一些帶電粒子會發(fā)生移動而引起微弱的電流，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)不論在直流電場或交變電場作用下都會發(fā)生漏導(dǎo)損耗。

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。

技術(shù)參數(shù)：

1．Q值測量

a．Q值測量范圍：2～1023。

b．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔。

c．標(biāo)稱誤差

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

     固有誤差：≤5％±滿度值的2% 固有誤差：≤6％±滿度值的2%

     工作誤差：≤7％±滿度值的2% 工作誤差：≤8％±滿度值的2%

2．電感測量范圍：4.5nH~7.9mH

3．電容測量：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：大于直接測量范圍的電容測量見后頁使用說明

4.  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,

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

6．B-測試儀正常工作條件

a.  環(huán)境溫度：0℃～+40℃；

b．相對濕度：<80％；

c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

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

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*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)

主要技術(shù)特性：

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(jìn)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)；儀器的基本原理是采用高頻諧振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗測試。它以單片計算機(jī)作為儀器的控制，測量核心采用了頻率數(shù)字鎖定，標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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。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。

使用方法

高頻Q表是多用途的阻抗測量儀器，為了提高測量精度，除了使Q表測試回路本身殘余參量盡可能地小，使耦合回路的頻響盡可能地好之外，還要掌握正確的測試方法和殘余參數(shù)修正方法。

1．測試注意事項

a．本儀器應(yīng)水平安放；

b．如果你需要較地測量，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。

2．高頻線圈的Q值測量（基本測量法）

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?；芈凡捎梦髁蛛姌颉⒆儔浩麟姌?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10kHz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