介质损耗和介电常数测试仪 是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷,还有复合材料等的一项重要的物理性质,通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数(ε),可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素,为提高材料的性能提供依据;仪器的基本原理是采用高频谐振法,并提供了,通用、多用途、多量程的阻抗测试。
仪器能在较高的测试频率条件下,测量高频电感或谐振回路的Q值,电感器的电感量和分布电容量,电容器的电容量和损耗角正切值,电工材料的高频介质损耗,高频回路有效并联及串联电阻,传输线的特性阻抗等。
介质损耗和介电常数测试仪 电感测量:
a.测量范围:14.5nH~8.14H。
b.分 档:分七个量程。
0.1~1μH, 1~10μH, 10~100μH,
0.1~lmH, 1~10mH, 10~100mH, 100 mH~1H。
介质损耗:绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。在交变电场作用下,电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角δ称为介质损耗角。
损耗因子也指耗损正切,是交流电被转化为热能的介电损耗(耗散的能量)的量度,一般情况下都期望耗损因子低些好
振荡频率:
a.振荡频率范围:10kHz~50MHz;
b.频率分段(虚拟)
10~99.9999kHz
100~999.999kHz
1~9.99999MHz
10~60MHz
c.频率误差:3?10-5?1个字。
满足标准:GBT 1409-2006测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长在内)下电容率和介质损耗因数的推荐方法
介电常数,用于衡量绝缘体储存电能的性能.它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。介电常数代表了电介质的极化程度,也就是对电荷的束缚能力,介电常数越大,对电荷的束缚能力越强。电容器两极板之间填充的介质对电容的容量有影响,而同一种介质的影响是相同的,介质不同,介电常数不同
标准配置:
高配Q表 一只
试验电极 一只(c类)
电感 一套(9只)
电源线 一条
说明书 一份
合格证 一份
保修卡 一份
试验步骤
1试样的制备
试样应从固体材料上截取,为了满足要求,应按相关的标准方法的要求来制备。
应精确地测量厚度,使偏差在士(0. 2%士。.005 mm)以内,测量点应均匀地分布在试样表面。必要时,应测其有效面积。
2条件处理
条件处理应按相关规范规定进行。
3测量
电气测量按本标准或所使用的仪器(电桥)制造商推荐的标准及相应的方法进行。
在1 MHz或更高频率下,必须减小接线的电感对测量结果的影响。此时,可采用同轴接线系统(见图1所示),当用变电抗法测量时,应提供一个固定微调电容器。
电桥测量灵敏度
电桥在使用过程中,灵敏度直接影响电桥平衡的分辨程度,为保证测量准确度,希望电桥灵敏度达到一定的水平。通常情况下电桥灵敏度与测量电压,标准电容量成正比。在下面的计算公式中,用户可根据实际使用情况估算出电桥灵敏度水平,在这个水平上的电容与介质损耗因数的微小变化都能够反应出来。
DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1 Rg/R4 Cn/Cx)
式中:U为测量电压 伏特(V)
ω为角频率2pf=314(50Hz)
Cn标准电容器容量 皮法(pF)
Ig通用指另仪的电流5X10-10 安培(A)
Rg平衡指另仪内阻约1500 欧姆(W)
R4桥臂R4电阻值3183 欧姆(W)
Cx被测试品电容值 皮法(pF)
指另装置的技术特性:
(1) 工作电压?12V
(2) 在50Hz时电压灵敏度不低于1X10-6V/格, 电流灵敏度不低于2X10-9A/格
(3) 二次谐波 减不小于25db
(4) 三次谐波 减不小于50db
试验报告
试验报告中应给出下列相关内容:
绝缘材料的型号名称及种类、供货形式、取样方法、试样的形状及尺寸和取样日期(并注明试样厚度和试样在与电极接触的表面进行处理的情况);
试样条件处理的方法和处理时间;
电极装置类型,若有加在试样上的电极应注明其类型;
测量仪器;
试验时的温度和相对湿度以及试样的温度;
施加的电压;
施加的频率;
相对电容率ε(平均值);
介质损耗因数tans(平均值);
试验日期;
相对电容率和介质损耗因数值以及由它们计算得到的值如损耗指数和损耗角,必要时,应给出与温度和频率的关系。
宏观结构不均勾性的介质损耗
工程介质材料大多数是不均匀介质。例如陶瓷材料就是如此,它通常包含有晶相、玻璃相和气相,各相在介质中是统计分布口。由于各相的介电性不同,有可能在两相间积聚了较多的自由电荷使介质的电场分布不均匀,造成局部有较高的电场强度而引起了较高的损耗。但作为电介质整体来看,整个电介质的介质损耗必然介于损耗最大的一相和损耗最小的一相之间。
漏导损耗
实际使用中的绝缘材料都不是完善的理想的电介质,在外电场的作用下,总有一些带电粒子会发生移动而引起微弱的电流,这种微小电流称为漏导电流,漏导电流流经介质时使介质发热而损耗了电能。这种因电导而引起的介质损耗称为“漏导损耗”。由于实阿的电介质总存在一些缺陷,或多或少存在一些带电粒子或空位,因此介质不论在直流电场或交变电场作用下都会发生漏导损耗。
介质损耗:绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。在交变电场作用下,电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角δ称为介质损耗角。
损耗因子也指耗损正切,是交流电被转化为热能的介电损耗(耗散的能量)的量度,一般情况下都期望耗损因子低些好
玻璃的损耗
复杂玻璃中的介质损耗主要包括三个部分:电导耗、松弛损耗和结构损耗。哪一种损耗占优势,取决于外界因素温度和电场频率。高频和高温下,电导损耗占优势:在高频下,主要的是由弱联系离子在有限范围内移动造成的松弛损耗:在高频和低温下,主要是结构损耗,其损耗机理目前还不清楚,可能与结构的紧密程度有关。般来说,简单玻璃的损耗是很小的,这是因为简单玻璃中的“分子”接近规则的排列,结构紧密,没有弱联系的松弛离子。在纯玻璃中加人碱金属化物后。介质损耗大大增加,并且随着加人量的增大按指数规律增大。这是因为碱性氧化物进人玻璃的点阵结构后,使离子所在处点阵受到破坏,结构变得松散,离子活动性增大,造成电导损耗和松弛损耗增加。
Q值测量
a.Q值测量范围:2~1023。
b.Q值量程分档:30、100、300、1000、自动换档或手动换档。
c.标称误差
频率范围(100kHz~10MHz): 频率范围(10MHz~160MHz):
固有误差:≤5%?满度值的2%固有误差:≤6%?满度值的2%
工作误差:≤7%?满度值的2%工作误差:≤8%?满度值的2%
介质损耗(dielectric loss)指的是绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。
介质损耗因数(dielectric loss factor)指的是衡量介质损耗程度的参数。
主要特点:
空洞共振腔适用于CCL/印刷线路板,薄膜等非破坏性低介电损耗材料量测。 印电路板主要由玻纤与环氧树脂组成的,玻纤介电常数为5~6,树脂大约是3,由于树脂含量,硬化程度,溶剂残留等因素会造成介电特性的偏差,传统测量方法样品制作不易,尤其是薄膜样品(小于10 mil)量测值偏低,。
安全措施
(1)高压保护:试品短路、击穿或高压电流波动,能迅速切断高压输出。
(2)CVT保护:设定自激电压的过流点,一旦超出设置的电流值,仪器自动退出测量,不会损坏设备。
(3)接地检测:仪器有接地检测功能,未接地时不能升压测量。
(4)防误操作:具备防误操作设计,能判别常见接线错误,安全报警。
(5)防“容升”:测量大容量试品时会出现电压抬高的“容升”效应,仪器能自动跟踪输出电压,保持试验电压恒定。
低频电桥
一般为高压电桥,这不仅是由于灵敏度的缘故,也因为在低频下正是高电压技术特别对电介质损耗关注的问题。电容臂和测量臂两者的阻抗大小在数量级上相差很多,结果,绝大部分电压都施加在电容Cx和C}上,使电压分配不平衡 上面给出的电桥平衡条件只是当低压元件对高压元件屏蔽时才成立。同时,屏蔽必须接地,以保证平衡稳定。如图A. 2所示。屏蔽与使用被保护的电容C、和C、是一致的,这个保护对于Ch来说是必不可少的。
由于选择不同的接地方法,实际上形成了两类电桥。
高频西林电桥
这种电桥通常在中等的电压下工作,是比较灵活方便的一种电桥;通常电容CN是可变的(在高压电桥中电容CN通常是固定的),比较容易采用替代法。
由于不期望电容的影响随频率的增加而增加,因此仍可有效使用屏蔽和瓦格纳接地线路。
高频电桥
由于它不再是一个高压电桥,因此承受电压U1的臂能容易地引人可调元件;替代法在此适用
还应指出,带有分开的初级绕组的电桥允许电源和检测器互换位置。其平衡与在次级绕组中对应
的安匝数的补偿相符.
为什么介电常数越大,绝缘能力越强?
因为物质的介电常数和频率相关,通常称为介电系数。
介电常数又叫介质常数,介电系数或电容率,它是表示绝缘能力特性的一个系数。所以理论上来说,介电常数越大,绝缘性能就越好。
注:这个性质不是绝对成立的。
对于绝缘性不太好的材料(就是说不击穿的情况下,也可以有一定的导电性)和绝缘性很好的材料比较,这个结论是成立的。
但对于两个绝缘体就不一定了。
电介质的用途
电介质一般被用在两个不同的方面:
用作电气回路元件的支撑,并且使元件对地绝缘及元件之间相互绝缘;
用作电容器介质
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