介質損耗和介電常數測試儀 是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷,還有復合材料等的一項重要的物理性質,通過測定介質損耗角正切tanδ及介電常數(ε),可進一步了解影響介質損耗和介電常數的各種因素,為提高材料的性能提供依據;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。
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損耗,高頻回路有效并聯及串聯電阻,傳輸線的特性阻抗等。
介質損耗和介電常數測試儀 電感測量:
a.測量范圍:14.5nH~8.14H。
b.分 檔:分七個量程。
0.1~1μH, 1~10μH, 10~100μH,
0.1~lmH, 1~10mH, 10~100mH, 100 mH~1H。
介質損耗:絕緣材料在電場作用下,由于介質電導和介質極化的滯后效應,在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失,簡稱介損。在交變電場作用下,電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數角Φ)的余角δ稱為介質損耗角。
損耗因子也指耗損正切,是交流電被轉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
振蕩頻率:
a.振蕩頻率范圍:10kHz~50MHz;
b.頻率分段(虛擬)
10~99.9999kHz
100~999.999kHz
1~9.99999MHz
10~60MHz
c.頻率誤差:3?10-5?1個字。
滿足標準:GBT 1409-2006測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內)下電容率和介質損耗因數的推薦方法
介電常數,用于衡量絕緣體儲存電能的性能.它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質或真空時的電容量之比。介電常數代表了電介質的極化程度,也就是對電荷的束縛能力,介電常數越大,對電荷的束縛能力越強。電容器兩極板之間填充的介質對電容的容量有影響,而同一種介質的影響是相同的,介質不同,介電常數不同
標準配置:
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
試驗步驟
1試樣的制備
試樣應從固體材料上截取,為了滿足要求,應按相關的標準方法的要求來制備。
應精確地測量厚度,使偏差在士(0. 2%士。.005 mm)以內,測量點應均勻地分布在試樣表面。必要時,應測其有效面積。
2條件處理
條件處理應按相關規范規定進行。
3測量
電氣測量按本標準或所使用的儀器(電橋)制造商推薦的標準及相應的方法進行。
在1 MHz或更高頻率下,必須減小接線的電感對測量結果的影響。此時,可采用同軸接線系統(見圖1所示),當用變電抗法測量時,應提供一個固定微調電容器。
電橋測量靈敏度
電橋在使用過程中,靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度,為保證測量準確度,希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓,標準電容量成正比。在下面的計算公式中,用戶可根據實際使用情況估算出電橋靈敏度水平,在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。
DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1 Rg/R4 Cn/Cx)
式中:U為測量電壓 伏特(V)
ω為角頻率2pf=314(50Hz)
Cn標準電容器容量 皮法(pF)
Ig通用指另儀的電流5X10-10 安培(A)
Rg平衡指另儀內阻約1500 歐姆(W)
R4橋臂R4電阻值3183 歐姆(W)
Cx被測試品電容值 皮法(pF)
指另裝置的技術特性:
(1) 工作電壓?12V
(2) 在50Hz時電壓靈敏度不低于1X10-6V/格, 電流靈敏度不低于2X10-9A/格
(3) 二次諧波 減不小于25db
(4) 三次諧波 減不小于50db
試驗報告
試驗報告中應給出下列相關內容:
絕緣材料的型號名稱及種類、供貨形式、取樣方法、試樣的形狀及尺寸和取樣日期(并注明試樣厚度和試樣在與電極接觸的表面進行處理的情況);
試樣條件處理的方法和處理時間;
電極裝置類型,若有加在試樣上的電極應注明其類型;
測量儀器;
試驗時的溫度和相對濕度以及試樣的溫度;
施加的電壓;
施加的頻率;
相對電容率ε(平均值);
介質損耗因數tans(平均值);
試驗日期;
相對電容率和介質損耗因數值以及由它們計算得到的值如損耗指數和損耗角,必要時,應給出與溫度和頻率的關系。
宏觀結構不均勾性的介質損耗
工程介質材料大多數是不均勻介質。例如陶瓷材料就是如此,它通常包含有晶相、玻璃相和氣相,各相在介質中是統計分布口。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。但作為電介質整體來看,整個電介質的介質損耗必然介于損耗最大的一相和損耗最小的一相之間。
漏導損耗
實際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質,在外電場的作用下,總有一些帶電粒子會發生移動而引起微弱的電流,這種微小電流稱為漏導電流,漏導電流流經介質時使介質發熱而損耗了電能。這種因電導而引起的介質損耗稱為“漏導損耗”。由于實阿的電介質總存在一些缺陷,或多或少存在一些帶電粒子或空位,因此介質不論在直流電場或交變電場作用下都會發生漏導損耗。
介質損耗:絕緣材料在電場作用下,由于介質電導和介質極化的滯后效應,在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失,簡稱介損。在交變電場作用下,電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數角Φ)的余角δ稱為介質損耗角。
損耗因子也指耗損正切,是交流電被轉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
玻璃的損耗
復雜玻璃中的介質損耗主要包括三個部分:電導耗、松弛損耗和結構損耗。哪一種損耗占優勢,取決于外界因素溫度和電場頻率。高頻和高溫下,電導損耗占優勢:在高頻下,主要的是由弱聯系離子在有限范圍內移動造成的松弛損耗:在高頻和低溫下,主要是結構損耗,其損耗機理目前還不清楚,可能與結構的緊密程度有關。般來說,簡單玻璃的損耗是很小的,這是因為簡單玻璃中的“分子”接近規則的排列,結構緊密,沒有弱聯系的松弛離子。在純玻璃中加人堿金屬化物后。介質損耗大大增加,并且隨著加人量的增大按指數規律增大。這是因為堿性氧化物進人玻璃的點陣結構后,使離子所在處點陣受到破壞,結構變得松散,離子活動性增大,造成電導損耗和松弛損耗增加。
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(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%
介質損耗(dielectric loss)指的是絕緣材料在電場作用下,由于介質電導和介質極化的滯后效應,在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失,簡稱介損。
介質損耗因數(dielectric loss factor)指的是衡量介質損耗程度的參數。
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氧樹脂組成的,玻纖介電常數為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,。
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:設定自激電壓的過流點,一旦超出設置的電流值,儀器自動退出測量,不會損壞設備。
(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電壓抬高的“容升”效應,儀器能自動跟蹤輸出電壓,保持試驗電壓恒定。
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特別對電介質損耗關注的問題。電容臂和測量臂兩者的阻抗大小在數量級上相差很多,結果,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低壓元件對高壓元件屏蔽時才成立。同時,屏蔽必須接地,以保證平衡穩定。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。
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。
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元件;替代法在此適用
還應指出,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
的安匝數的補償相符.
為什么介電常數越大,絕緣能力越強?
因為物質的介電常數和頻率相關,通常稱為介電系數。
介電常數又叫介質常數,介電系數或電容率,它是表示絕緣能力特性的一個系數。所以理論上來說,介電常數越大,絕緣性能就越好。
注:這個性質不是絕對成立的。
對于絕緣性不太好的材料(就是說不擊穿的情況下,也可以有一定的導電性)和絕緣性很好的材料比較,這個結論是成立的。
但對于兩個絕緣體就不一定了。
電介質的用途
電介質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
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