橡膠介質(zhì)損耗因數(shù)測試儀  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。它以單片計算機作為儀器的控制，測量核心采用了頻率數(shù)字鎖定，標準頻率測試點自動設(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)，改進了調(diào)諧回路，使得調(diào)諧測試回路的殘余電感減至最低，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，測量值更為精確。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。

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[1]  。

橡膠介質(zhì)損耗因數(shù)測試儀  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．標稱誤差

      頻率范圍：20kHz～10MHz；       固有誤差：≤5％?滿度值的2％；工作誤差：≤7％?滿度值的2％；

      頻率范圍：10MHz～60MHz；      固有誤差：≤6％?滿度值的2％；工作誤差：≤8％?滿度值的2％。

儀器正常工作條件

a. 環(huán)境溫度：0℃～ 40℃；            b．相對濕度：<80％；           c．電源：220V?22V，50Hz?2.5Hz。

形式

各種不同形式的損耗是綜合起作用的。由于介質(zhì)損耗的原因是多方面的，所以介質(zhì)損耗的形式也是多種多樣的。介電損耗主要有以下形式：

1）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。

2）極化損耗

在介質(zhì)發(fā)生緩慢極化時（松弛極化、空間電荷極化等），帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運動而引起的能量損耗。

　　一些介質(zhì)在電場極化時也會產(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）在外電場作用下，需經(jīng)過較長時間（10-10s或更長）才達到穩(wěn)定狀態(tài)，因此會引起能量的損耗。

若外加頻率較低，介質(zhì)中所有的極化都能完全跟上外電場變化，則不產(chǎn)生極化損耗。若外加頻率較高時，介質(zhì)中的極化跟不上外電場變化，于是產(chǎn)生極化損耗。

3）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)在外加電場強度超過氣孔氣體電離所需要的電場強度時，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。

　　4）結(jié)構(gòu)損耗

在高頻電場和低溫下，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)耗就會大大升高。

5）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)的電場分布不均勻，造成局部有較高的電場強度而引起了較高的損耗。但作為電介質(zhì)整體來看，整個電介質(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。

Q合格指示預(yù)置功能

預(yù)置范圍：5～1000。

主要配置：

a.測試主機一臺；

b.電感9只；

c.夾具一 套

安全措施

（1）高壓保護：試品短路、擊穿或高壓電流波動，能迅速切斷高壓輸出。

（2）CVT保護：設(shè)定自激電壓的過流點，一旦超出設(shè)置的電流值，儀器自動退出測量，不會損壞設(shè)備。

（3）接地檢測：儀器有接地檢測功能，未接地時不能升壓測量。

（4）防誤操作：具備防誤操作設(shè)計，能判別常見接線錯誤，安全報警。

（5）防“容升”：測量大容量試品時會出現(xiàn)電壓抬高的“容升”效應(yīng)，儀器能自動跟蹤輸出電壓，保持試驗電壓恒定。

西林電橋是測量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的最經(jīng)典的裝置。它可使用從低于工頻(50 Hz-60 Hz)直至100 kHz的頻率范圍，通常測定50 pF-1 000 pF的電容(試樣或被試設(shè)備通常所具有的電容)這是一個四臂回路(圖A. 1)。其中兩個臂主要是電容(未知電容Cx和一個無損耗電容C,)。另外兩臂(通常稱之為測量臂)由無感電阻R，和R:組成，電阻R,在未知電容Cx的對邊上，測量臂至少被一個電容C,分流 一般地說，電容C:和兩個電阻R,和R:中的一個是可調(diào)的。

    如果采用電阻R、和(純)電容C的串聯(lián)等值回路來表示電容Cx，則圖A. 1所示的電橋平衡時導(dǎo)出:

       R1

Cs=Cn?——

       R2

和tanδx=ωCSRS=ωC1R1

如果電阻R2被一個電容C2分流，則tanδ =的公式變?yōu)椋?/p>

Tanδx=ωC1R1---ωC2R2

由于頻率范圍的不同，實際上電橋構(gòu)造會有明顯的不同。例如一個50 pF-1 000 pF的電容在50 Hz時的阻抗為60 MΩ-3 MΩ，在100 kHz時的阻抗為3 000Ω-1 500Ω.

頻率為100 kHz時，橋的四個臂容易有相同數(shù)量級的阻抗，而在50 Hz-60 Hz的頻率范圍內(nèi)則是不可能的。因此，出現(xiàn)了低頻和(相對)高頻兩種不同形式的電橋.

表征：

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。

損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小，是電介質(zhì)作為絕緣材料使用時的重要評價參數(shù)。為了減少介質(zhì)損耗，希望材料具有較小的介電常數(shù)和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數(shù)Q=（tanδ）-1在高頻絕緣應(yīng)用條件下稱為電介質(zhì)的品質(zhì)因素，希望它的值要高。

主要特點：

空洞共振腔適用于CCL/印刷線路板，薄膜等非破壞性低介電損耗材料量測。 印電路板主要由玻纖與環(huán)氧樹脂組成的,玻纖介電常數(shù)為5~6,樹脂大約是3,由于樹脂含量,硬化程度,溶劑殘留等因素會造成介電特性的偏差,傳統(tǒng)測量方法樣品制作不易,尤其是薄膜樣品(小于10 mil)量測值偏低,。

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。屏蔽與使用被保護的電容C、和C、是一致的，這個保護對于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

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，生成了缺固濟體、多品型轉(zhuǎn)變等。

高頻西林電橋

    這種電橋通常在中等的電壓下工作，是比較靈活方便的一種電橋;通常電容CN是可變的(在高壓電橋中電容CN通常是固定的)，比較容易采用替代法。

由于不期望電容的影響隨頻率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格納接地線路。

 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)

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)的補償相符.

高頻西林電橋

    這種電橋通常在中等的電壓下工作，是比較靈活方便的一種電橋;通常電容CN是可變的(在高壓電橋中電容CN通常是固定的)，比較容易采用替代法。

    由于不期望電容的影響隨頻率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格納接地線路。

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ZA、ZB(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

ZB)以使在ZA和ZB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

次地逼近平衡而最終達到二者平衡.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)。

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 。