介電常數(shù)和介質(zhì)損耗測試儀“Q"的定義

     Q表是根據(jù)串聯(lián)諧振原理設(shè)計，以諧振電壓的比值來定位Q值。

“Q"表示元件或系統(tǒng)的“品質(zhì)因數(shù)"，其物理含義是在一個振蕩周期內(nèi)貯存的能量與損耗的能量之比。對于電抗元件(電感或電容)來說，即在測試頻率上呈現(xiàn)的電抗與電阻之比。

介電常數(shù)和介質(zhì)損耗測試儀該單元根據(jù)CPU的指令對信號衰減后送往信號激勵放大器，同時對信號檢波后送出一直流控制信號到壓控信號源實現(xiàn)自動穩(wěn)幅。信號激勵部分輸出送到一個寬帶分壓器，由分壓器饋給測試調(diào)諧回路一個恒定幅度的信號。當測試回路處于諧振狀態(tài)時，在調(diào)諧電容CT兩端的信號幅度將是分壓器提供的信號幅度Q倍。在CT兩端取得的調(diào)諧信號被信號放大單元適當放大后送到檢波和數(shù)字取樣單元，檢波后送到控制中心CPU去進行數(shù)據(jù)處理。

CP——并聯(lián)電容&

RP——并聯(lián)電阻.

雖然以并聯(lián)電路表示一個具有介質(zhì)損耗的絕緣材料通常是合適的，但在單一頻率下，有時也需要以電容G 和電阻足的串聯(lián)電路來表示。

串聯(lián)元件與并聯(lián)元件之間，成立下列關(guān)系：sC* =

CpAp

式(9).(10).(11)中：底、G、Rp、tand 同式(7).(8)O

無論串聯(lián)表示法還是并聯(lián)表示法，其介質(zhì)損耗因數(shù)M溫是相等的。

假如測量電路依據(jù)串聯(lián)元件來產(chǎn)生結(jié)果，且tan^太大而在式3)中不能被忽略，則在計算電容率前必須先

計算并聯(lián)電容。

本標準中的計算和測量是根據(jù)電流 正弦波形作出的。

4電氣絕緣材料的性能和用途

4. 1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)。

4.2影響介電性能的因素

下面分別討論頻率、溫度、濕度和電氣強度對介電性能的影響。

4.2.1 頻率

因為只有少數(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％和切澎幾乎是恒 定的，且被用作工程電介質(zhì)材料，然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測量其介質(zhì)損耗因數(shù)和 電容率。

電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化是由于介質(zhì)極化和電導而產(chǎn)生，最重要的變化是極性分子引起的偶 極子極化和材料的不均勻性導致的界面極化所引起的。

4.2.2 溫度

損耗指數(shù)在一個頻率下可以出現(xiàn)一個最大值，這個頻率值與電介質(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)可以是正的或負的，這取決于在測量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)最大值位置。

4.2.3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) 和直流電導率增大。因此試驗前和試驗時對環(huán)境濕度進行控制是的.

注：濕度的顯著影響常常發(fā)生在1 MHz以下及微波頻率范圍內(nèi)。

4.2.4電場強度

存在界面極化時，自由離子的數(shù)目隨電場強度增大而增加，其損耗指數(shù)最大值的大小和位置也隨此 而變。

在較高的頻率下，只要電介質(zhì)中不出現(xiàn)局部放電，電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)與電場強度無關(guān)。

5試樣和電極

5. 1固體絕緣材料

5. 1. 1試樣的幾何形狀

測定材料的電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)，最好采用板狀試樣，也可采用管狀試樣。

在測定電容率需要較高精度時，最大的誤差來自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚 度應足夠大，以滿足測量所需要的精確度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點間厚度的變化。 對1%的精確度來講，1. 5 mm的厚度就足夠了，但是對于更高精確度，最好是采用較厚的試樣，例如 6 mm?12 mm。測量厚度必須使測量點有規(guī)則地分布在整個試樣表面上，且厚度均勻度在± 1 %內(nèi)。 如果材料的密度是已知的，則可用稱量法測定厚度。選取試樣的面積時應能提供滿足精度要求的試樣 電容。測量10 pF的電容時，使用有良好屏蔽保護的儀器。由于現(xiàn)有儀器的極限分辨能力約1 pF,因此 試樣應薄些，直徑為10 cm或更大些。

需要測低損耗因數(shù)值時，很重要的一點是導線串聯(lián)電阻引入的損耗要盡可能地小，即被測電容和該 電阻的乘積要盡可能小。同樣，被測電容對總電容的比值要盡可能地大。第一點表示導線電阻要盡可 能低及試樣電容要小，第二點表示接有試樣橋臂的總電容要盡可能小，且試樣電容要大，因此試樣電 容最好取值為20 pF,在測量回路中，與試樣并聯(lián)的電容不應大于約5 pF0

5.1.2 電極系統(tǒng)

5.1.2. 1加到試樣上的電極

電極可選用5. L3中任意一種。如果不用保護環(huán)，而且試樣上下的兩個電極難以對齊時，其中一個 電極應比另一個電極大些。已經(jīng)加有電極的試樣應放置在兩個金屬電極之間，這兩個金屬電極要比試 樣上的電極稍小些。對于平板形和圓柱形這兩種不同電極結(jié)構(gòu)的電容計算公式以及邊緣電容近似計算 的經(jīng)驗公式由表1給出。

對于介質(zhì)損耗因數(shù)的測量，這種類型的電極在高頻下不能滿足要求，除非試樣的表面和金屬板都非 常平整，圖1所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻’