电容率和介质损耗因数的推荐方法

一、  概述

介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷，还有复合材料等的一项重要的物理性质，通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数（ε），可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据；该仪器用于科研机关、学校、工厂等单位对无机非金属新材料性能的应用研究。

二、  测试原理

采用高频谐振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器的控制，测量核心采用了频率数字锁定，标准频率测试点自动设定，谐振点自动搜索，Q值量程自动转换，数值显示等新技术，改进了调谐回路，使得调谐测试回路的残余电感减至低，并保留了原Q表中自动稳幅等技术，使得新仪器在使用时更为方便，测量值更为精确。仪器能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值，电工材料的高频介质损耗，高频回路有效并联及串联电阻，传输线的特性阻抗等。

本测试装置是由二只测微电容器组成，平板电容器一般用来夹持被测样品，园筒电容器是一只分辨率高达0.0033pF的线性可变电容器，配用仪器作为指示仪器，绝缘材料的损耗角正切值是通过被测样品放进平板电容器和不放进样品的Q值变化，由园筒电容器的刻度读值变化值而换算得到的。同时，由平板电容器的刻度读值变化而换算得到介电常数。

三、仪器的技术指标

1．Q值测量范围：2～1023

2．Q值量程分档：30、100、300、1000、自动换档或手动换档；

3．电感测量范围：自身残余电感和测试引线电感的自动扣除功能4.5nH-100mH 分别有0.1μH、0.5μH、2.5μH、10μH、50μH、100μH、1mH、5mH、10mH九个电感组成。

4．电容直接测量范围：1～460pF                                                

5．主电容调节范围： 30～500pF                                            

6．电容准确度 150pF以下±1.5pF；150pF以上±1%                                                                   7．信号源频率覆盖范围10KHz-70MHz （双频对向搜索  确保频率不被外界干扰）另有GDAT-C 频率范围10KHz-70MHz及200KHZ-160M

8、型号频率指示误差：1*10^-6 ±1                                   

Q值合格指示预置功能范围：5～1000

Q值自动锁定，无需人工搜索

9．Q表正常工作条件

a. 环境温度：0℃～+40℃

b．相对湿度：<80％；

c．电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

10．其他

a．消耗功率：约25W；   

b．净重：约7kg；   

c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

11．产品配置：

a.测试主机一台；

b.电感一套；

c.夹具一 套

四、性能特点：

1.    平板电容器

极片尺寸：φ25.4mm\φ50mm

极片间距可调范围和分辨率：≥10mm，±0.01mm

2.    园筒电容器

电容量线性：0.33pF / mm±0.05 pF

长度可调范围和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm

3.  夹具插头间距：25mm±1mm

4.  夹角损耗角正切值：≤4×10－4（1MHz时）

5、数显电极

五. 维修保养

本测试装置是由精密机械构件组成的测微设备，所以在使用和保存时要避免振动和碰撞，要求在不含腐蚀气体和干燥的环境中使用和保存，不能自行拆装，否则其工作性能就不能保证，如测试夹具受到碰撞，或者作为定期检查，要检测以下几个指标：

1.    平板电容器二极片平行度不超过0.02mm。

2.    园筒电容器的轴和轴同心度误差不超过0.1mm。

3.    保证二个测微杆0.01mm分辨率。

4.    用精密电容测量仪（±0.01pF分辨率）测量园筒电容器，电容呈线性率，从0~20mm，每隔1mm测试一点，要求符合工作特性要求。

附表一,介质损耗测试系统主要性能参数一览表

BH916测试装置                                        GDAT高频Q表

平板电容极片 Φ50mm/Φ25.4mm                         可选频率范围10KHz-70MHz

间距可调范围≥15mm                                   频率指示误差3×10-5±1个字

夹具插头间距25mm±0.01mm                             主电容调节范围30-500/18-220pF

测微杆分辨率0.001mm                                  主调电容误差<1%或1pF

夹具损耗角正切值≦4×10-4 （1MHz)                    Q测试范围2～1023

附表二    电感组典型测试数据

高频/音频介电常数测试仪GDAT-A测试注意事项

a．本仪器应水平安放；

b．如果你需要较精确地测量，请接通电源后，预热30分钟；

c．调节主调电容或主调电容数码开关时，当接近谐振点时请缓调；

d．被测件和测试电路接线柱间的接线应尽量短，足够粗，并应接触良好、可靠，以减少因接线的电阻和分布参数所带来的测量误差；

e．被测件不要直接搁在面板顶部，离顶部一公分以上，必要时可用低损耗的绝缘材料如聚苯乙烯等做成的衬垫物衬垫；

f．手不得靠近试件，以免人体感应影响造成测量误差，有屏蔽的试件，屏蔽罩应连接在低电位端的接线柱。

影响介电性能的因素

 下面分别讨论频率、温度、湿度和电气强度对介电性能的影响。

1频率

 因为只有少数材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很宽的频率范围内它们的 。r和  tans几乎是恒定的，且被用作工程电介质材料，然而一般的电介质材料必须在所使用的频率下测量其介质损耗因数和电容率。

 电容率和介质损耗因数的变化是由于介质极化和电导而产生，重要的变化是极性分子引起的偶极子极化和材料的不均匀性导致的界面极化所引起的.

2温度

 损耗指数在一个频率下可以出现一个大值，这个频率值与电介质材料的温度有关。介质损耗因数和电容率的温度系数可以是正的或负的，这取决于在测量温度下的介质损耗指数大值位置。

3湿度

 极化的程度随水分的吸收量或电介质材料表面水膜的形成而增加，其结果使电容率、介质损耗因数和直流电导率增大。因此试验前和试验时对环境湿度进行控制是*的.

 注:湿度的显著影响常常发生在 1MHz以下及微波频率范围内

4电场强度

 存在界面极化时，自由离子的数目随电场强度增大而增加，其损耗指数大值的大小和位置也随此而变。

 在较高的频率下，只要电介质中不出现局部放电，电容率和介质损耗因数与电场强度无关

测量方法的选择：

 高频/音频介电常数测试仪GDAT-A测量电容率和介质损耗因数的方法可分成两种:零点指示法和谐振法。

1  零点指示法适用于频率不超过50  MHz时的测量。测量电容率和介质损耗因数可用替代法;也就是在接人试样和不接试样两种状态下，调节回路的一个臂使电桥平衡。通常回路采用西林电桥、变压器电桥(也就是互感藕合比例臂电桥)和并联  T型网络。变压器电桥的优点:采用保护电极不需任何外加附件或过多操作，就可采用保护电极;它没有其他网络的缺点。

2 谐振法适用于10  kHz一几百MHz的频率范围内的测量。该方法为替代法测量，常用的是变电抗法。但该方法不适合采用保护电极。

 注:典型的电桥和电路示例见附录。附录中所举的例子自然是不全面的，叙述电桥和侧量方法报导见有关文献和该种仪器的原理说明书。

试验报告

 试验报告中应给出下列相关内容:

 绝缘材料的型号名称及种类、供货形式、取样方法、试样的形状及尺寸和取样  日期(并注明试样厚度和试样在与电极接触的表面进行处理的情况);

 试样条件处理的方法和处理时间;

 电极装置类型，若有加在试样上的电极应注明其类型;

 测量仪器;

 试验时的温度和相对湿度以及试样的温度;

 施加的电压;

 施加的频率;

 相对电容率ε(平均值);

 介质损耗因数  tans(平均值);

 试验 日期  ;

 相对电容率和介质损耗因数值以及由它们计算得到的值如损耗指数和损耗角，必要时，应给出与温度和频率的关系。