介電常數(shù)介質(zhì)損耗裝置試驗(yàn)儀 介電常數(shù)測(cè)試儀由BH916測(cè)試裝置（夾具）、GDAT型高頻Q表、數(shù)據(jù)采集和tanδ自動(dòng)測(cè)量控件（裝入GDAT)、及LKI-1型電感器組成，它依據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1409-2006、美標(biāo)ASTM D150以及電工委員會(huì)IEC60250的規(guī)定設(shè)計(jì)制作。系統(tǒng)提供了絕緣材料的高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)自動(dòng)測(cè)量的解決方案。
1、介電常數(shù)介質(zhì)損耗裝置試驗(yàn)儀 《BH916介質(zhì)損耗裝置》(測(cè)試夾具)是測(cè)試系統(tǒng)的核心檢測(cè)部件，它由一個(gè)LCD數(shù)字顯示的微測(cè)量裝置和一對(duì)經(jīng)精密加工的、間距可調(diào)的平板電容器極片組成。平板電容器極片用于夾持被測(cè)材料樣品，微測(cè)量裝置則顯示被測(cè)材料樣品的厚度。通過被測(cè)材料樣品放進(jìn)平板電容器和不放進(jìn)樣品時(shí)的Q值變化的量化，測(cè)得絕緣材料的損耗角正切值。從平板電容器平板間距的讀值變化則可換算得到絕緣材料介電常數(shù)。BH916介質(zhì)損耗測(cè)試裝置是本公司研制的更新?lián)Q代產(chǎn)品，精密的加工設(shè)計(jì)、精確的LCD數(shù)字讀出、一鍵式清零功能，克服了機(jī)械刻度讀數(shù)誤差和圓筒形電容裝置不可避免的測(cè)量誤差。
2、基于串聯(lián)諧振原理的《GDAT高頻Q表》是測(cè)試系統(tǒng)的二次儀表，其數(shù)碼化主調(diào)電容器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)代表了行業(yè)的成就，隨之帶來了頻率、電容雙掃描GDAT的全新搜索功能。該表具有先進(jìn)的人機(jī)界面，采用LCD液晶屏顯示各測(cè)量因子：Q值、電感L、主調(diào)電容器C、測(cè)試頻率F、諧振趨勢(shì)指針等。高頻信源采用直接數(shù)字合成,測(cè)試頻率10KHz-60MH或200KHz-160MHz，頻率精度高達(dá)1×10-6。國(guó)標(biāo)GB/T 1409-2006規(guī)定了用Q表法來測(cè)定電工材料高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)，把被測(cè)材料作為平板電容的介質(zhì)，與輔助電感等構(gòu)成串聯(lián)諧振因子引入Q表的測(cè)試回路，以獲取測(cè)試靈敏度。因而Q表法的測(cè)試結(jié)果更真實(shí)地反映了介質(zhì)在高頻工作狀態(tài)下的特征。
GDAT高頻Q表的全數(shù)字化界面和微機(jī)控制使讀數(shù)清晰穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便。操作者能在任意點(diǎn)頻率或電容值的條件下檢測(cè)Q值甚至tanδ，無須關(guān)注量程和換算，*摒棄了傳統(tǒng)Q表依賴面板上印制的輔助表格操作的落后狀況，它無疑是電工材料高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)測(cè)量的理想工具。
3、數(shù)據(jù)采集和tanδ自動(dòng)測(cè)量控件（裝入GDAT)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的微處理化，tanδ 測(cè)量結(jié)果的獲得無須繁瑣的人工處理，因而提高了數(shù)據(jù)的精確度和測(cè)量的同一性，是人工讀值和人工計(jì)算*的。
4、一個(gè)高品質(zhì)因數(shù)（Q)的電感器是測(cè)量系統(tǒng)*的輔助工具，關(guān)乎測(cè)試的靈敏度和精度，在系統(tǒng)中它與平板電容（BH916）構(gòu)成了基于串聯(lián)諧振的測(cè)試回路。電感組，共由9個(gè)高性能電感器組成，以適配不同的檢測(cè)頻率。
5、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
名詞定義：
1、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。
2、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)。
3、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。
4、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*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。
5、電離損耗
電離損耗（又稱游離損耗）是由氣體引起的，含有氣孔的固體介質(zhì)在外加電場(chǎng)強(qiáng)度超過氣孔氣體電離所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，由于氣體的電離吸收能量而造成指耗，這種損耗稱為電離損耗。
6、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。
7、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。
8、相對(duì) 電 容 率 relativep ermittivity
εr
電容器的電極之間及電極周圍的空間全部充以絕緣材料時(shí)，其電容 Cx與同樣電極構(gòu)形的真空電容Co 之比:
Cx
εr = ——
Co
式 中 :
εr — 相對(duì)電容率;
CX — 充有絕緣材料時(shí)電容器的電極電容;
Co — 真空中電容器的電極電容。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，不含二氧化碳的于燥空氣的相對(duì)電容率εr等于1.00053。因此，用這種電極構(gòu)形在空氣中的電容Ca來代替Co測(cè)量相對(duì)電容率εr時(shí)，也有足夠的精確度。
在 一 個(gè) 測(cè)量系統(tǒng)中，絕緣材料的電容率是在該系統(tǒng)中絕緣材料的相對(duì)電容率εr與真空電氣常數(shù)εo的乘積.
在 S I制 中，jue對(duì)電容率用法/米(F/m )表示。而且。在SI單位中，電氣常數(shù)εo為:
1
ε。=8. 854 X 10 12 F/m≈------ ×109 F/m
36π
在本標(biāo)準(zhǔn)中，用皮法和厘米來計(jì)算電容，真空電氣常數(shù)為:
εo= 0. 088 54 pF/cm
技術(shù)指標(biāo)：
1 測(cè)量范圍及誤差
本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃，相對(duì)濕度為30％－80％條件下，應(yīng)滿足
下列表中的技術(shù)指示要求。
在Cn＝100pF R4＝3183.2（W）（即10K/π）時(shí)
測(cè)量項(xiàng)目 測(cè)量范圍 測(cè)量誤差
電容量Cx 40pF--20000pF ±0.5% Cx±2pF
介質(zhì)損耗tgd 0～1 ±1.5％tgdx±0.0001
在Cn＝100pF R4＝318.3（W）（即1K/π）時(shí)
測(cè)量項(xiàng)目 測(cè)量范圍 測(cè)量誤差
電容量Cx 4pF--2000pF ±0.5% Cx±3pF
介質(zhì)損耗tgd 0～0.1 ±1.5％tgdx±0.0001
2 電橋測(cè)量靈敏度
電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測(cè)量準(zhǔn)確度，
希望電橋靈敏度達(dá)到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測(cè)量電壓，標(biāo)準(zhǔn)電容量
成正比。
在下面的計(jì)算公式中，用戶可根據(jù)實(shí)際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這
個(gè)水平上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)的微小變化都能夠反應(yīng)出來。
DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)
式中：Ｕ為測(cè)量電壓 伏特（Ｖ）
ω為角頻率 2pf=314(50Hz)
Ｃｎ標(biāo)準(zhǔn)電容器容量 皮法（pＦ）
Ｉｇ通用指另儀的電流5X10-10 安培（Ａ）
Ｒｇ平衡指另儀內(nèi)阻約1500 歐姆（W）
Ｒ４橋臂R4電阻值3183 歐姆（W）
Ｃｘ被測(cè)試品電容值 皮法（ｐF）
3 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
4 輔橋的技術(shù)特性：
工作電壓±12V，50Hz
輸入阻抗>1012 W
輸出阻抗>0.6 W
放大倍數(shù)>0.99
不失真跟蹤電壓 0～12V（有效值）
5 指另裝置的技術(shù)特性：
工作電壓±12V
在50Hz時(shí)電壓靈敏度不低于1X10-6V／格， 電流靈敏度不低于2X10-9A／格
二次諧波 減不小于25db
三次諧波 減不小于50db
6 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
說明書 一份
合格證 一份
保修卡 一份
溫度
損耗指數(shù)在一個(gè)頻率下可以出現(xiàn)一個(gè)醉大值，這個(gè)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(cè)量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)醉大值位置。
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(yàn)前和試驗(yàn)時(shí)對(duì)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)
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?；芈凡捎梦髁蛛姌?、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多操作，就可采用保護(hù)電極;它沒有其他網(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。
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。
