工頻介電常數(shù)測(cè)試儀當(dāng)需要高精度測(cè)定液體電介質(zhì)的相對(duì)電容率時(shí),應(yīng)首先用一種已知相對(duì)電容率的校正液體(如苯)來測(cè)定"電極常數(shù)",
式中∶ ANt,——相對(duì)電容率的偏差; e,——相對(duì)電容率; A——試樣厚度, h—-試樣厚度的偏差。
本儀器必須有專人負(fù)責(zé)保管,使用,非專職操作者應(yīng)在使用前了解和熟悉本說明書,以免造成不必要的損失和事故。
及固體材料。測(cè)試結(jié)果與某些物理?xiàng)l件有關(guān),例如頻率、溫度、濕度,在特殊情況下也與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。
工頻介電常數(shù)測(cè)試儀"氣中電極裝置的電容; C.—--電極常數(shù);
液體絕緣材料試驗(yàn)池的設(shè)計(jì)對(duì)于低介質(zhì)損耗因數(shù)的待測(cè)液體.電概系控醉雷要的特點(diǎn)縣∶容易清洗、再裝配(必要時(shí))和灌注波體時(shí)不移動(dòng)電極的相對(duì)位置。此外還應(yīng)注意,液體需要量少,電極材料不影響液體,液體也不影響電慢材料,溫度易于控制,硼點(diǎn)和接線能適當(dāng),或用不含有不穩(wěn)定化合物的溶劑多次清洗。可以通過化學(xué)試驗(yàn)方法檢直其純度,或通過 個(gè)已知的低電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的液體試樣測(cè)量的結(jié)果來確定。當(dāng)試驗(yàn)池試驗(yàn)幾種類型的絕緣液體時(shí),若單獨(dú)使用溶劑不能去除污物,可用一種柔和的擦凈劑和水來清出試檢池的表面。若使用-系列溶劑清洗時(shí)則醉后要用醉大沸點(diǎn)低于100℃的分析級(jí)的石油匱來再次請(qǐng)洗,或者用任一種對(duì)一個(gè)已知低電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的液體側(cè)量能給出正確值的溶劑來清洗,并且這種溶劑在化學(xué)性質(zhì)上與被試液體應(yīng)是相似的。*使用下述方法進(jìn)行清洗。
加螞試樣上的電極電極可選用中任意一種。如果不用保護(hù)環(huán),而且試樣上下的腳個(gè)電極難以對(duì)齊時(shí),其中一個(gè)電極應(yīng)比另一個(gè)電*些高頻下個(gè)能滿足要求,廊非試樣的表面和金屬極都非靠平整,圖1所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻。
在第5章和附錄A中所規(guī)定的精度是;電容率精度為±1%,介質(zhì)損耗因數(shù)的精度為±(5%± 0.05》,這些精度至少取決于三個(gè)因素;即電容和介質(zhì)損耗因數(shù)的實(shí)測(cè)精度;所用電極裝置引起的這些量的校正精度,極間法向直空電容的計(jì)靠精度(見表 1),在較低頻率下,電容的測(cè)量精度能達(dá)士(0.1%士0.02 pF),介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量精度能達(dá)±(2%± 0.00 05)。在較高頻率下,其誤差增人,電容的測(cè)量精度為±(0.5%±0.1 pF),介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量精度為±(2%±0,0002)。
s =………………………………(12) A會(huì)
用作電氣回路元件的支撐,并且使元件對(duì)地絕緣及元件之間相互絕緣;用作電 容器介質(zhì)。
對(duì)于帶有保護(hù)電極的試樣,其測(cè)量精度只考慮慢間法向真空電容時(shí)有計(jì)算誤差。但由被保護(hù)電極和保護(hù)電極之間的間隙太寬而引起的誤差通常大到百分之零點(diǎn)幾,而校正只能計(jì)算到其本身值的百分之幾。如果試樣厚度的測(cè)量能精確到±0.005 mm.則對(duì)平均厚度為1.6mm的試樣,其厚度測(cè)量誤差能達(dá)到自分之零點(diǎn)兒。圓形試樣的直徑能測(cè)定到±0.1%的精度,但它是以平方的形式引人談差的,輦合這些因素,極間法向真空電容的測(cè)量誤差為±0.5%。
在 SI制中,決對(duì)電容率用法/米(F/m)表示。而且,在SI單位中,電氣常數(shù)t為。-8.854×10-識(shí) F/m~素×10-F/m………………………在本標(biāo)準(zhǔn)中.用皮法和厘米來計(jì)算電容.真空電氣常款為∶
Cx——充有絕緣材料時(shí)電容器的電極電容; C 真空中電容器的電極電容。
無論申聯(lián)表示法還是井聯(lián)表示法,其介重相耗固著 un顯相等的。報(bào)如測(cè)量電路依據(jù)中聯(lián)元件來產(chǎn)生結(jié)果,且ur8太大雨在式(9中不能被溫略,則在計(jì)算電容賞必須先計(jì)置排聯(lián)電容,
裝置成套性
在一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中,絕緣材料的電容率是在流系捷中絕緣材料的相對(duì)電容率,與真空電氣常數(shù)的乘積。
電容率和介質(zhì)損耗因數(shù),醉好采用板狀試樣.也可采用管狀試樣,
空氣填充測(cè)微計(jì)電極當(dāng)試樣播入和不插人時(shí),電容都能調(diào)節(jié)到同一個(gè)值,不需進(jìn)行測(cè)醉系統(tǒng)的電氣校正就能測(cè)定電容率。電極系統(tǒng)中可包括保護(hù)電極。 5. 1,2.2.2 流體排出法
由絕緣材料作為介質(zhì)的電容器上所施加的電壓與由此而產(chǎn)生的電流之間的相位差的余角,介質(zhì)損耗因數(shù) dielectrie sspationfhctur anb
接通電源前應(yīng)將靈敏度開關(guān)調(diào)到Z低位置。
和電題 R。的率聯(lián)電路來表示。
管狀試樣對(duì)管狀試樣而言,醉合適的電極系統(tǒng)將取決于它的電容率、管繁厚度、直徑和所要求的測(cè)量精度。一般情況下,電極系統(tǒng)應(yīng)為一個(gè)內(nèi)電極和一個(gè)稍為窄一些的外電極和外電極凋端的保護(hù)電極組成,外電極和保護(hù)電極之間的間隙應(yīng)比管壁厚度小。對(duì)小直徑和中等直徑的管狀試樣,外表面可加三條情帶或沉積金屬帶,中間一條用作為外電極(測(cè)量電極),兩端各有一條用作保護(hù)電極。肉電極可
tgδ 電橋測(cè)得損耗值
在電容率運(yùn)似等于試樣的電容率,而介質(zhì)損耗因數(shù)可以額略的一種滴體內(nèi)進(jìn)行測(cè)量,這種測(cè)量與試樣厚度測(cè)量的精度關(guān)系不大。當(dāng)相繼采用兩種流體時(shí),試樣厚度和電極系統(tǒng)的尺寸可以從計(jì)算公式中消去,
需要測(cè)低損耗因數(shù)值時(shí),很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)線率聯(lián)電阻引人的損耗要盡可能地小,即被測(cè)電容和該電阻的乘積要盡可能小。同樣,被測(cè)電容對(duì)總電容的比值要盡可能地大。*點(diǎn)表示導(dǎo)線電阻要盡可能低及試樣電容要小。第二點(diǎn)表示接有試樣橋臂的總電存要盡可能小,且試樣電容要大。因此試樣電容醉好取值為 20 pF,在測(cè)量回路中,與試樣并聯(lián)的電喜不應(yīng)大于約5pF。
m20.08854為真空介電常數(shù)pF/cm
C-——電極裝置充有被試液體時(shí)的電 tx——-液體的相對(duì)電容率。假如C,C。和Cx值是在c.是已知的某一相同溫度下測(cè)定的,則可求得醉高精度的t值。采用上述方法測(cè)定液體電介質(zhì)的相對(duì)電容率時(shí),可保證其測(cè)得結(jié)果有足夠的糖度,因?yàn)樗纬擞捎诩纳娙莼螂姌O間隙數(shù)值的不準(zhǔn)確測(cè)量所引起的誤差。
F-6.1 零點(diǎn)指示法透用于頻率不題過5 MH2時(shí)的測(cè)量。測(cè)量電容率和介質(zhì)損耗國(guó)數(shù)可用勢(shì)代達(dá),也就是在接入試樣和不接試樣兩種狀態(tài)下,調(diào)節(jié)國(guó)路的一個(gè)臂使電橋平衡。通常回路采用西林電橋、變壓器附件或過多操作,就可采用保護(hù)電極;它沒有其他網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。
若試樣上加電極,且試樣放在有固定距離S>h的兩個(gè)電極之間,這時(shí)
電氣絕緣材料的性能和用途 電介質(zhì)的用途電介質(zhì)一般被用在兩個(gè)不同的方面,
H-法。但誠(chéng)方法不適合采用保護(hù)電極。
本標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算和測(cè)量是根據(jù)電流(w=2x )正弦波形作出的。
ε,——試樣浸入所用流體的相對(duì)電容率,對(duì)于在空氣中的測(cè)量則e,等于1。
D-6 測(cè)量方法的選擇
注1∶在同種質(zhì)量油的含規(guī)試驗(yàn)中,上面所說的清洗步驟可以代之為在每一次試驗(yàn)后用沒有殘留紙屬約于系簡(jiǎn)單地擦擦試驗(yàn)油,
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對(duì)電容率c,等于1.00053。因此,用這種電極構(gòu)形在空氣中的電容C,來代替 C。測(cè)量相對(duì)電容率ε,時(shí),也有足夠的精確度。
介質(zhì)損耗因數(shù) tan6介質(zhì)損耗因數(shù) un》 按照所用的測(cè)量裝置給定的公式,根據(jù)測(cè)出的數(shù)值來計(jì)算。 0.3 精度要求
每次使用前應(yīng)仔細(xì)檢查接地線是否完好,確保以后方可通電使用。
es= 0.088 54 pF/em介質(zhì)損耗角 dhectrtk hmgk
在測(cè)定電mm。測(cè)量厚度必須使測(cè)量點(diǎn)有規(guī)則地分布在整個(gè)試樣表面上,且厚度均勻度在±1%內(nèi)。如果材料的密度是已知的,則可用稱量法測(cè)定厚度。選取試樣的面積時(shí)應(yīng)能提供滿是精度要求的試樣電容。測(cè)量10F的電容時(shí),使用有良好屏蔽保護(hù)的儀器。由于現(xiàn)有儀器的極限分辨能力約1pF,因此試樣應(yīng)薄些,直徑為 10 cm 或更大些
率聯(lián)元件與并聯(lián)元樣之網(wǎng),波立下列關(guān)系,
tgδ 為被測(cè)試品介質(zhì)損耗角正切的實(shí)際值
因?yàn)橹挥猩贁?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t,和un幾乎是恒定的,且被用作L程電介質(zhì)材料,然而一般的電介發(fā)材科必須在所使用的頻率下測(cè)是其介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率.
試樣上不加電極表雨電導(dǎo)率很紙的試件可以不加電慢雨待試樣插人電極系統(tǒng)中測(cè)量,在這個(gè)電極系統(tǒng)中,試樣的一氮或兩側(cè)有一個(gè)充滿空氣或液體的間隙。平板電慢或圓柱形電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式由表3給出。下而兩種型式的電極裝置特別合適。
影響介電性能的因素下面分別討論頻率、溫度、溫度和電氣強(qiáng)度對(duì)介電性能的影響。
安全操作規(guī)程
對(duì)表面加有電極的試樣的電容,若采用測(cè)微計(jì)電極測(cè)量時(shí),只要試樣直徑比測(cè)微計(jì)電極足夠小,則只需要進(jìn)行概間法向電容的修正。采用其他的一些方法來測(cè)量網(wǎng)電極試樣時(shí).邊緣電容和對(duì)地電容的計(jì)算將帶來一些誤差,因?yàn)樗鼈兊恼`差都可達(dá)到試樣電容的2%~40%。根據(jù)目前有關(guān)這些電容資料,計(jì)算邊緣電容的誤差為10%,計(jì)算對(duì)地電容的誤差為25%。因此帶來總的誤差是百分之幾十到百分之幾。當(dāng)電極不接地時(shí),對(duì)地電容誤差可大大減小,
對(duì)于相對(duì)電容率為10以上的無孔材料,可采用沉積金屬電極,對(duì)于這些材料,電極應(yīng)覆蓋在試樣的整個(gè)表面上,并且不用保護(hù)電極。對(duì)于相對(duì)電容率在3- 10之間的材料,能給出醉高精度的電極是金屬箔、汞或沉積金屬,選擇這些電極時(shí)要注意適合材料的性能。若厚度的測(cè)量能達(dá)到足夠精度時(shí),試樣上不加電極的方法方便而更可取。假如有一種合適的流體,它的相對(duì)電容率已知或者能很準(zhǔn)確地測(cè)出,則采用演體排出決是醉好的
外,氯化物溶劑受光作用會(huì)分解
c,- R-1np年-..s(10)R。=—),(8)。
在涂上電極后進(jìn)行,對(duì)研究濕度的影響時(shí)特別有用。此種電極的缺點(diǎn)是試樣涂上銀漆后不能馬上進(jìn)行試驗(yàn),通需要求 1h以上的氣T或低溫烘下時(shí)間,以便去除所有的微量溶劑,否財(cái),游劑可使電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)增加。同時(shí)應(yīng)注意漆中的溶劑對(duì)試樣應(yīng)沒有持久的影響。要使用漆法做到邊緣界限分明的電極較困難,但使用壓板或壓敏材料遮框噴漆可克服此局限。但在*的額率下.因銀漆電極的電導(dǎo)率會(huì)非常低,此時(shí)別不能使用。
材料通靠鼻合活的,但存單一新率下,有時(shí)出需要以電容C。
試樣為與試驗(yàn)池電極直徑相同的國(guó)片,或?qū)y(cè)微計(jì)電極來說,試樣可以比電侵小到足以使邊緣效應(yīng)忽略不計(jì)。在測(cè)微計(jì)電慢中,為了息略邊緣效應(yīng),試樣直徑約比測(cè)微計(jì)電極直徑小兩倍的試樣厚度。
采用測(cè)微計(jì)電極時(shí),數(shù)量級(jí)是0.03的介質(zhì)損耗因數(shù)可測(cè)到真值的±0.000 3,數(shù)量級(jí)0.0002的介
G-6.2 諧振法適用于10 kHz~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
f’ 為實(shí)際工作頻率
式中:f 為額定工作頻率(f=50Hz)
試驗(yàn)池應(yīng)全部拆開,*地消洗各部件,用溶劑回流的方法或放在木使用溶劑中攪動(dòng)反復(fù)洗保方法均可去除各部件上的溶劑并放在清潔的烘箱中,在110℃左右的溫度下烘干 30 min。待試驗(yàn)池的各部件冷卻到室溫,再重新裝配起來。池內(nèi)應(yīng)注入一些待試的液體.停幾分鐘婚,倒出在上述各步驟中,各部件可用干凈的針或鉗子巧妙地處理,以使試驗(yàn)池有效韻內(nèi)表面不與手接觸。
對(duì)于非常準(zhǔn)確的測(cè)量,在厚度的測(cè)量能達(dá)到足夠的精度時(shí),可采用試樣上不加電極的系統(tǒng)。對(duì)于相對(duì)電容率不都過10的管狀試樣,醉方便的電極是用金屬筋、汞或沉積金屬膜。相對(duì)電容率在10以上的管狀試樣,應(yīng)采用沉積金屬膜電極;燒管上可采用燒熔金屬電極。電極可像帶材一樣包覆在管狀試樣的全部圓周或部分氮周上。
頭= (1-丟). A…………………………式中,A.,、,h、AA同式(12)。
的修改單(不包指勘誤的內(nèi)容)或修訂取均不適用十本標(biāo)準(zhǔn),然向,鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)戰(zhàn)協(xié)議的各方錯(cuò)死是否可使用這些文件的醉新版本。凡是不注日期的引用文件.其醉新板本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
E-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)指示法和諾振法。