GB1409介電常數(shù)測(cè)試儀標(biāo)準(zhǔn)

介電常數(shù)測(cè)試儀測(cè)量電氣絕緣材料在工頻、音頻,、高頻(包 括 米 波 波 長(zhǎng) 在 內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法本標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定了在15H z-300M Hz的頻率范圍內(nèi)測(cè)量電容率,、介質(zhì)損耗因數(shù)的方法,，并由此計(jì)算某些數(shù)值,，如損耗指數(shù),。本標(biāo)準(zhǔn)中所敘述的某些方法，也能用于其他頻率下測(cè)量

本 標(biāo) 準(zhǔn) 適用于測(cè)量液體,、易熔材料以及固體材料,。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)
有 時(shí)在 超 過(guò) 10 00V 的電壓下試驗(yàn),，則會(huì)引起一些與電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)無(wú)關(guān)的效應(yīng)，對(duì)此不予論述

2 規(guī)范性引用文件
下 列 文 件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款,。凡是注日期的引用文件,，其隨后所有
的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而,，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本,。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn),。
IEC 6 02 47:1978 液體絕緣材料相對(duì)電容率,、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測(cè)量

3 術(shù)語(yǔ)和定義
下列 術(shù) 語(yǔ) 和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3. 1
相對(duì) 電 容 率 relativep ermittivity

電 容 器 的電極之間及電極周圍的空間全部充以絕緣材料時(shí),，其電容 Cx與同樣電極構(gòu)形的真空電
容C 之比:

式 中 :
E,— 相 對(duì)電容率;
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,。
在標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣壓下，不含二氧化碳的于燥空氣的相對(duì)電容率,?！傅扔?/span>1.00 0.7 3。因此,，用這種電極構(gòu)
形在空氣中的電容C,。來(lái)代替C?測(cè)量相對(duì)電容率,。r時(shí)，也有足夠的度,。
在 一 個(gè) 測(cè)量系統(tǒng)中,，絕緣材料的電容率是在該系統(tǒng)中絕緣材料的相對(duì)電容率。r與真空電氣常數(shù)Eo的乘積

在 S 1制 中,，電容率用法/米(F/m )表示,。而且。在SI單位中,，電氣常數(shù),。、為‘,。=8. 854 X 10 12 F/m c 1 s6a丫10 日F廠m ’“ ““‘,。。·? ? (2)
在本標(biāo)準(zhǔn)中,，用皮法和厘米來(lái)計(jì)算電容,，真空電氣常數(shù)為:E0= 0. 088 54 pF/cm

定義

介質(zhì)損耗角dielectric loss angle
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),，,，dielectric dissipation factor

tan8損耗角a的正切。

〔介質(zhì)〕損耗指數(shù)
E,該材料的損耗因數(shù)
tan8與相對(duì)電容率:r的乘積

復(fù)相對(duì)電容率complex relative permittivi

式 中 :
E, 一復(fù)相對(duì)電容率;
鮮— 損耗指數(shù);
r一相對(duì)電容率;
tan8一介質(zhì)損耗因數(shù),。
注 :有損耗的電容器在任何給定的頻率下能用電容C和電阻R,的串聯(lián)電路表示,，或用電容C,和電阻R,(或電導(dǎo)G, )的 并 聯(lián) 電 路表示

CP— 并聯(lián)電容;

R,— 并聯(lián)電阻。
雖然以并聯(lián)電路表示一個(gè)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(shí)也需要以電容C,
和電阻R,的串聯(lián)電路來(lái)表示,。
串聯(lián)元件與并聯(lián)元件之間，成立下列關(guān)系:

式(9), (10), (I)中C?R?C,,R,,tan6同式(7),(8)0
無(wú)論串聯(lián)表示法還是并聯(lián)表示法,，其介質(zhì)損耗因數(shù)tans是相等的.
假如測(cè)量電路依據(jù)串聯(lián)元件來(lái)產(chǎn)生結(jié)果,，且tan'8 太大而在式(9)中不能被忽略，則在計(jì)算電容率前必須先
計(jì)算并聯(lián)電容
本標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算和側(cè)量是根據(jù)電流(田=2兀/)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(gè)不同的方面:
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),。
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(qiáng)度對(duì)介電性能的影響,。
4.2. 1 頻率
因?yàn)?/span> 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,。r和tans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(cè)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(dǎo)而產(chǎn)生,，醉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(dǎo)致的界面極化所引起的,。
4.2.2 溫度
損 耗 指 數(shù)在一個(gè)頻率下可以出現(xiàn)一個(gè)醉大值，這個(gè)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(fù)的,，這取決于在測(cè)量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)醉大值位置。
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(dǎo)率增大。因此試驗(yàn)前和試驗(yàn)時(shí)對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行控制是*的
注 :濕 度 的顯著影響常常發(fā)生在1MHz以下及微波頻率范圍內(nèi)
4.2.4 電場(chǎng)強(qiáng)度
存 在 界 面極化時(shí),，自由離子的數(shù)目隨電場(chǎng)強(qiáng)度增大而增加,，其損耗指數(shù)醉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(chǎng)強(qiáng)度無(wú)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(cè)定 材 料 的電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)，采用板狀試樣,，也可采用管狀試樣

在測(cè) 定 電容率需要較高精度時(shí),，誤差來(lái)自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差,，因此厚
度應(yīng)足夠大,，以滿足測(cè)量所需要的度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點(diǎn)間厚度的變化,。
對(duì)1%的度來(lái)講,，1.5 mm的厚度就足夠了，但是對(duì)于更高度,，采用較厚的試樣,，例如
6 mm-12 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，且厚度均勻度在士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)能提供滿足精度要求的試樣
電容,。測(cè)量10 pF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1 pF,因此
試樣應(yīng)薄些,，直徑為10 cm或更大些
需要 測(cè) 低 損耗因數(shù)值時(shí),，很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)線串聯(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容要盡可能小，且試樣電容要大,。因此試樣電
容取值為20 pF,，在測(cè)量回路中,，與試樣并聯(lián)的電容不應(yīng)大于約5 pF,
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5.1.3中任意一種。如果不用保護(hù)環(huán),。而且試樣上下的兩個(gè)電極難以對(duì)齊時(shí),，其中一個(gè)
電極應(yīng)比另一個(gè)電極大些。已經(jīng)加有電極的試樣應(yīng)放置在兩個(gè)金屬電極之間,，這兩個(gè)金屬電極要比試
樣上的電極稍小些,。對(duì)于平板形和圓柱形這兩種不同電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式以及邊緣電容近似計(jì)算
的經(jīng)驗(yàn)公式由表飛給出。
對(duì)于 介 質(zhì) 損耗因數(shù)的測(cè)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〕所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻
5.1.2.2 試樣上不加電極
表 面 電導(dǎo) 率很低的試樣可以不加電極而將試樣插人電極系統(tǒng)中測(cè)量,，在這個(gè)電極系統(tǒng)中,，試樣的一
側(cè)或兩側(cè)有一個(gè)充滿空氣或液體的間隙。
平 板 電極 或圓柱形電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式由表3給出,。
下 面 兩 種型式的電極裝置特別合適
5. 1.2.2. 1 空氣填充測(cè)微計(jì)電極
當(dāng)試 樣 插 人和不插人時(shí),，電容都能調(diào)節(jié)到同一個(gè)值，不需進(jìn)行測(cè)量系統(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
在 電容 率 近似等于試樣的電容率,，而介質(zhì)損耗因數(shù)可以忽略的一種液體內(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
試樣 為 與 試驗(yàn)池電極直徑相同的圓片，或?qū)y(cè)微計(jì)電極來(lái)說(shuō),，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應(yīng)
忽略不計(jì)在測(cè)微計(jì)電極中,，為了忽略邊緣效應(yīng),，試樣直徑約比測(cè)微計(jì)電極直徑小兩倍的試樣厚度,。
5. 1.2.3 邊緣效應(yīng)
為 了避 免 邊緣效應(yīng)引起電容率的測(cè)量誤差,，電極系統(tǒng)可加上保護(hù)電極。保護(hù)電極的寬度應(yīng)至少為
兩倍的試樣厚度,，保護(hù)電極和主電極之間的間隙應(yīng)比試樣厚度小,。假如不能用保護(hù)環(huán),，通常需對(duì)邊緣電
容進(jìn)行修正,，表工給出了近似計(jì)算公式這些公式是經(jīng)驗(yàn)公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀
此外 ，在 一個(gè)合適的頻率和溫度下,，邊緣電容可采用有保護(hù)環(huán)和無(wú)保護(hù)環(huán)的(比較)測(cè)量來(lái)獲得，用
所得到的邊緣電容修正其他頻率和溫度下的電容也可滿足精度要求
5. 1.3 構(gòu)成電極的材料
5. 1.3. 1 金屬箔電極
用極 少 量 的硅脂或其他合適的低損耗粘合劑將金屬箔貼在試樣上。金屬箔可以是純錫或鉛,，也可
以是這些金屬的合金，其厚度為100 pm，也可使用厚度小于10 I'm的鋁箔,。但是,，鋁箔在較高溫度下易形成一層電絕緣的氧化膜，這層氧化膜會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，此時(shí)可使用金箔,。
5. 1.3.2 燒熔金屬電極
燒 熔 金 屬電極適用于玻璃、云母和陶瓷等材料,，銀是普遍使用的,，但是在高溫或高濕下,，采用 噴鍍金屬電極
鋅 或 銅 電極可以噴鍍?cè)谠嚇由?，它們能直接在粗糙的表面上成膜。這種電極還能噴在布上,，因?yàn)樗?/span>
們不穿透非常小的孔眼,。
5. 1.3.4 陰極蒸發(fā)或高真空蒸發(fā)金屬電極
假如 處 理 結(jié)果既不改變也不破壞絕緣材料的性能，而且材料承受高真空時(shí)也不過(guò)度逸出氣體,，則本
方法是可以采用的,。這一類電極的邊緣應(yīng)界限分明。
5.1.3.5 汞電極和其他液體金屬電極
把試 樣 夾 在兩塊互相配合好的凹模之間,，凹模中充有液體金屬,，該液體金屬必須是純凈的。汞電極
不能用于高溫,，即使在室溫下用時(shí),，也應(yīng)采取措施，這是因?yàn)樗恼魵馐怯卸镜?/span>
伍德 合 金 和其他低熔點(diǎn)合金能代替汞,。但是這些合金通常含有錫,錫象汞一樣,，也是毒性元素。這些
合金只有在良好抽風(fēng)的房間或在抽風(fēng)柜中才能用于100℃以上,，且操作人員應(yīng)知道可能產(chǎn)生的健康危害
5.1.3.6 導(dǎo)電漆
無(wú)論 是 氣干或低溫烘干的高電導(dǎo)率的銀漆都可用作電極材料,。因?yàn)榇朔N電極是多孔的，可透過(guò)濕
氣,，能使試樣的條件處理在涂上電極后進(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),，通常要求12 h以上的氣干或低溫烘干時(shí)間,，以便去除所有的微量溶劑，否
則,，溶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(méi)有持久的影響,。
要使 用 刷 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*的頻率下,，因銀漆電極的電導(dǎo)率會(huì)非常低，此時(shí)則不能使用,。
5.1.3.7 石墨
一般 不 推 薦使用石墨,，但是有時(shí)候也可采用，特別是在較低的頻率下,。石墨的電阻會(huì)引起損耗的顯
著增大,，若采用石墨懸浮液制成電極，則石墨還會(huì)穿透試樣,。
5.1.4 電極的選擇
5.1.4.1 板狀試樣
考 慮 下 面兩點(diǎn)很重要:
a) 不 加 電極,，測(cè)量時(shí)快而方便，并可避免由于試樣和電極間的不良接觸而引起的誤差,。
b) 若 試 樣上是加電極的,，由測(cè)量試樣厚度h時(shí)的相對(duì)誤差△h1h所引起的相對(duì)電容率的相對(duì)誤差 △。 r/: r可 由 下 式 得到

Ef— 試 樣浸人所用流體的相對(duì)電容率,，對(duì)于在空氣中的測(cè)量則,。r等于to

對(duì) 于 相對(duì) 電容率為10以上的無(wú)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，
則采用流體排出法是好的,。
5. 1.4.2 管狀試樣
對(duì) 管 狀 試樣而言,，合適的電極系統(tǒng)將取決于它的電容率、管壁厚度,、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兩端的保護(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,，外表面可加三條箔帶或
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,。內(nèi)電極可用汞,，沉積金
屬膜或配合較好的金屬芯軸。
高 電容 率 的管狀試樣,，其內(nèi)電極和外電極可以伸展到管狀試樣的全部長(zhǎng)度上,，可以不用保護(hù)電極
大直 徑 的 管狀或圓筒形試樣，其電極系統(tǒng)可以是圓形或矩形的搭接,，并且只對(duì)管的部分圓周進(jìn)行試
驗(yàn),。這種試樣可按板狀試樣對(duì)待,，金屬箔,、沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸內(nèi)電極與金屬箔或沉積金
屬膜的外電極和保護(hù)電極一起使用。如采用金屬箔做內(nèi)電極,，為了保證電極和試樣之間的良好接觸,，需
在管內(nèi)采用一個(gè)彈性的可膨脹的夾具。
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,。r不超過(guò)10的管狀試樣,，方便的電極是用金屬箔、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;瓷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圓周上,。
5.2 液體絕緣材料
5.2. 1 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,，電極系統(tǒng)重要的特點(diǎn)是:容易清洗、再裝配(必要時(shí))和灌注液
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，液體也不影響電極
材料,，溫度易于控制,，端點(diǎn)和接線能適當(dāng)?shù)仄帘?/span>;支撐電極的絕緣支架應(yīng)不浸沉在液體中，還有,，試驗(yàn)池
不應(yīng)含有太短的爬電距離和尖銳的邊緣,，否則能影響測(cè)量精度
滿足 上 述 要求的試驗(yàn)池見(jiàn)圖2一圖4 電極是不銹鋼的，用硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃作絕緣,。圖2
和圖3所示的試驗(yàn)池也可用作電阻率的測(cè)定,，IEC 60247;1978對(duì)此已詳細(xì)敘述
由于 有 些 液體如氯化物,，其介質(zhì)損耗因數(shù)與電極材料有明顯的關(guān)系，不銹鋼電極不總是合適的
有時(shí),，用鋁和杜拉鋁制成的電極能得到比較穩(wěn)定的結(jié)果,。試驗(yàn)池的準(zhǔn)備
應(yīng) 用 一 種或幾種合適的溶劑來(lái)清洗試驗(yàn)池，或用不含有不穩(wěn)定化合物的溶劑多次清洗,?？梢酝ㄟ^(guò)
化學(xué)試驗(yàn)方法檢查其純度，或通過(guò)一個(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(lái)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(lái)清
潔試驗(yàn)池的表面若使用一系列溶劑清洗時(shí)則后要用沸點(diǎn)低于100℃的分析級(jí)的石油醚來(lái)再次
清洗，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)的液體測(cè)量能給出正確值的溶劑來(lái)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,。推薦使用下述方法進(jìn)行清洗。
試 驗(yàn) 池 應(yīng)全部拆開(kāi),，*地清洗各部件,，用溶劑回流的方法或放在未使用溶劑中攪動(dòng)反復(fù)洗滌方法
均可去除各部件上的溶劑并放在清潔的烘箱中，在110℃左右的溫度下烘十30 min
待試 驗(yàn) 池 的各部件冷卻到室溫,，再重新裝配起來(lái),。池內(nèi)應(yīng)注人一些待試的液體，停幾分鐘后,，倒出
此液體再重新倒人待試液體,，此時(shí)絕緣支架不應(yīng)被液體弄濕。
在 上述 各 步驟中,，各部件可用干凈的鉤針或鉗子巧妙地處理,，以使試驗(yàn)池有效的內(nèi)表面不與手接觸注 1: 在 同種質(zhì)量油的常規(guī)試驗(yàn)中，上面所說(shuō)的清洗步驟可以代之為在每一次試驗(yàn)后用沒(méi)有殘留紙屑的千紙簡(jiǎn)單地
擦 擦 試 驗(yàn) 池 ,。
注 2: 采 用溶劑時(shí),，有些溶劑特別是苯、四抓化碳,、甲苯,、二甲苯是有毒的，所以要注意防火及毒性對(duì)人體的影響,，此
外 ,，抓 化 物 溶 劑 受 光 作 用會(huì)分解。
5.2.3 試驗(yàn)池的校正
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(lái)測(cè)定“電極常數(shù)”,。
“電 極 常 數(shù)”C。的確定按式(14):

來(lái)計(jì)算液體未知相對(duì)電容率EX o

式 中 :
= Co一C
_CX一Cg
C
Cg— 校 正電容;
Co— 空 氣中電極裝置的電容;
C— 電 極常數(shù);
CX — 電 極裝置充有被試液體時(shí)的電容;
Ex— 液 體的相對(duì)電容率,。

假如 Co IC ,。和Cx值是在:,。是已知的某一相同溫度下測(cè)定的，則可求得精度的,。x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)果有足夠的精度,，因?yàn)樗擞?/span>于寄生電容或電極間隙數(shù)值的不準(zhǔn)確測(cè)量所引起的誤差,。
6 測(cè)f方法的選擇
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)指示法和諧振法。
6.1 零點(diǎn)指示法適用于頻率不超過(guò)50 MHz時(shí)的測(cè)量,。測(cè)量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)可用替代法;也就
是在接人試樣和不接試樣兩種狀態(tài)下,，調(diào)節(jié)回路的一個(gè)臂使電橋平衡。通?；芈凡捎梦髁蛛姌?、變壓器
電橋(也就是互感藕合比例臂電橋)和并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò)。變壓器電橋的優(yōu)點(diǎn):采用保護(hù)電極不需任何外加
附件或過(guò)多操作,，就可采用保護(hù)電極;它沒(méi)有其他網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn),。
6.2 諧振法適用于10 kHz一幾百MHz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
法。但該方法不適合采用保護(hù)電極,。

7 試驗(yàn)步驟
7. 1 試樣的制備
試樣 應(yīng) 從 固體材料上截取,，為了滿足要求，應(yīng)按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法的要求來(lái)制備,。
GB/T 1409-2006
應(yīng)精 確 地 測(cè)量厚度,，使偏差在士(0.2 %士。.005m m)以內(nèi),，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)均勻地分布在試樣表面,。必要
時(shí)，應(yīng)測(cè)其有效面積,。
7.2 條件處理
條 件 處 理應(yīng)按相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行,。
7.3 測(cè)f
電氣 測(cè) 量 按本標(biāo)準(zhǔn)或所使用的儀器(電橋)制造商推薦的標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的方法進(jìn)行。
在 1 M H z或更高頻率下,，必須減小接線的電感對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,。此時(shí)，可采用同軸接線系統(tǒng)(見(jiàn)
圖1所示),，當(dāng)用變電抗法測(cè)量時(shí),，應(yīng)提供一個(gè)固定微調(diào)電容器。
8 結(jié)果
8.1 相對(duì)電容率E,
試樣 加 有 保護(hù)電極時(shí)其相對(duì)電容率,。r可按公式(1)計(jì)算,，沒(méi)有保護(hù)電極時(shí)試樣的被測(cè)電容,Cl 包括
了一個(gè)微小的邊緣電容Ce,，其相對(duì)電容率為:

式 中 :
E,— 相 對(duì)電容率;
,Cl — 沒(méi) 有保護(hù)電極時(shí)試樣的電容;
C,— 邊 緣電容;
Co — 法向極間電容;
Co 和 C 。能從表1計(jì)算得來(lái),。
必要 時(shí) 應(yīng) 對(duì)試樣的對(duì)地電容,、開(kāi)關(guān)觸頭之間的電容及等值串聯(lián)和并聯(lián)電容之間的差值進(jìn)行校正。
測(cè)微 計(jì) 電 極間或不接觸電極間被測(cè)試樣的相對(duì)電容率可按表2,、表3中相應(yīng)的公式計(jì)算得來(lái),。
8.2 介質(zhì)損耗因數(shù)tan8
介質(zhì) 損 耗 因數(shù)tans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(lái)計(jì)算,。
8.3 精度要求
在第 5章 和附錄A中所規(guī)定的精度是:電容率精度為士1%,，介質(zhì)損耗因數(shù)的精度為士(5%士
0.000 5)。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;極間法向真空電容的計(jì)算精度(見(jiàn)表1).
在較 低 頻 率下,，電容的測(cè)量精度能達(dá)士(0.1 %士,。02p F)，介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量精度能達(dá)士(2%士
0.0000 5),。在較高頻率下,，其誤差增大，電容的測(cè)量精度為士(0.5 %士0.1 p F),，介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量
精度為士(2%土,。.000 2).
對(duì) 于 帶 有保護(hù)電極的試樣，其測(cè)量精度只考慮極間法向真空電容時(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)量能到士,。.005 mm,，則對(duì)平均厚度為1. 6 mm的試樣，其厚度測(cè)量誤差
能達(dá)到百分之零點(diǎn)幾,。圓形試樣的直徑能測(cè)定到士0. 1%的精度,，但它是以平方的形式引人誤差的，綜
合這些因素,，極間法向真空電容的測(cè)量誤差為10.5%e
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)行極間法向電容的修正,。采用其他的一些方法來(lái)測(cè)量?jī)呻姌O試樣時(shí)，邊緣電容和對(duì)地電容的
計(jì)算將帶來(lái)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(lái)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,。
采用 測(cè) 微 計(jì)電極時(shí),，數(shù)量級(jí)是。.03的介質(zhì)損耗因數(shù)可測(cè)到真值的士0.0003 ,，數(shù)量級(jí)0.0002 的介質(zhì)損耗因數(shù)可測(cè)到真值的士,。.000 05。介質(zhì)損耗因數(shù)的范圍通常是,。.000 1-0. 1,，但也可擴(kuò)展到。.1
以上,。頻率在10 MH:和20 MHz之間時(shí),，有可能檢測(cè)出。.00002的介質(zhì)損耗因數(shù),。1-5的相對(duì)電容
率可測(cè)到其真值的士20o,，該精度不僅受到計(jì)算極間法向真空電容測(cè)量精度的限制，也受到測(cè)微計(jì)電極
系統(tǒng)誤差的限制,。
9 試驗(yàn)報(bào)告
試驗(yàn) 報(bào) 告中應(yīng)給出下列相關(guān)內(nèi)容:
絕緣 材 料的型號(hào)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(jìn)行處理的情況);
試樣 條 件 處理的方法和處理時(shí)間;
電極 裝 置類型,，若有加在試樣上的電極應(yīng)注明其類型;
測(cè)量 儀 器;
試 驗(yàn) 時(shí) 的溫度和相對(duì)濕度以及試樣的溫度;
施 加 的 電壓;
施加 的 頻 率;
相對(duì) 電容 率,。r(平均值);
介質(zhì) 損 耗 因數(shù)tans(平均值);
試 驗(yàn) 日 期;
相對(duì) 電 容 率和介質(zhì)損耗因數(shù)值以及由它們計(jì)算得到的值如損耗指數(shù)和損耗角,，必要時(shí)，應(yīng)給出與溫
度和頻率的關(guān)系,。

A. 1 西林電橋

A.1.1 概述
西林 電橋 是測(cè)量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的經(jīng)典的裝置,。它可使用從低于工頻(50H z-60H z)
直至100 kHz的頻率范圍，通常測(cè)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(gè) 四臂回路(圖A.1) ,。其中兩個(gè)臂主要是電容(未知電容Cx和一個(gè)無(wú)損耗電容C,),。另外
兩臂(通常稱之為測(cè)量臂)由無(wú)感電阻R，和R:組成,，電阻R,在未知電容Cx的對(duì)邊上,，測(cè)量臂至少被
一個(gè)電容C,分流一般地說(shuō)，電容C:和兩個(gè)電阻R,和R:中的一個(gè)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(lái)表示電容 Cx,，則圖A.1 所示的電橋平衡時(shí)
導(dǎo)出:

由于 頻 率 范圍的不同，實(shí)際上電橋構(gòu)造會(huì)有明顯的不同。例如一個(gè)50p F-10 00p F的電容在
50 Hz時(shí)的阻抗為60 Md2-3 Md2,，在100 kHz時(shí)的阻抗為3 000 Q-1 500 S1
頻率 為 100k Hz時(shí),，橋的四個(gè)臂容易有相同數(shù)量級(jí)的阻抗，而在50H z-60H z的頻率范圍內(nèi)則是不可能的,。因此,，出現(xiàn)了低頻和(相對(duì))高頻兩種不同形式的電橋。
A. 1. 2 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?yàn)樵诘皖l下正是高電壓技術(shù)特別對(duì)電介質(zhì)損耗
關(guān)注的問(wèn)題。電容臂和測(cè)量臂兩者的阻抗大小在數(shù)量級(jí)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?duì)高壓元件屏蔽時(shí)才成
立,。同時(shí),，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(hù)的電容C、和C,、是一
致的,，這個(gè)保護(hù)對(duì)于Ch來(lái)說(shuō)是*的。
由于 選 擇 不同的接地方法,，實(shí)際上形成了兩類電橋,。
A.1.2.1 帶屏蔽的簡(jiǎn)單西林電橋
橋 的 B 點(diǎn)(在測(cè)量臂邊的電源接線端子)與屏蔽相連并接地。
屏 蔽 能很 好地起到防護(hù)高壓邊影響的作用,，但是增加了屏蔽與接到測(cè)量臂接線端 M和N的各根
導(dǎo)線之間電容.此電容承受跨接測(cè)量臂兩端的電壓這樣會(huì)引人一個(gè)通常使tans的測(cè)量精度限于
0.1%數(shù)量級(jí)的誤差,，當(dāng)電容cx和Cw不平衡時(shí)尤為顯著。
A.1. 2. 2 帶瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋
圖 A. 2 示出了使電橋測(cè)量臂接線端與屏蔽電位相等的方法,。這種方法是通過(guò)使用外接輔助橋臂
Z, .Z.(瓦格納接地電路),，并使這兩個(gè)輔助橋臂的中間點(diǎn)P接到屏蔽并接地。調(diào)節(jié)輔助橋臂(實(shí)際為
Zu)以使在Z,和Z?上的電壓分別與電橋的電容臂和測(cè)量臂兩端的電壓相等顯然,，這個(gè)解決方法包
括兩個(gè)橋即主橋AMNB和輔橋AMPB(或ANPB)同時(shí)平衡,。通過(guò)檢測(cè)器從一個(gè)橋轉(zhuǎn)換到另一個(gè)橋逐
次地逼近平衡而終達(dá)到二者平衡用這種方法精度可以提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這時(shí),，實(shí)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(duì)地絕緣時(shí)才使用上述特殊的解決方法,。如果不可能對(duì)地絕緣,，
則必須使用更復(fù)雜的裝置(雙屏蔽電橋)
A.1.3 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C、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
A.1 .4 關(guān)于檢測(cè)器的說(shuō)明
當(dāng)西 林 電橋的 B點(diǎn)接地時(shí),，必須避免檢測(cè)器的不對(duì)稱輸人(這在電子設(shè)備中是常有的),。
然 而這 樣 的檢測(cè)器只要接地輸人端總是連接于P點(diǎn)，就能與裝有瓦格納接地線路的電橋一起
使用
A.2 變壓器電橋(電感比例臂電橋)
A. 2. 1 概述
這 種 電 橋的原理比西林電橋簡(jiǎn)單,。其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖A.3 .
當(dāng) 電橋 平 衡時(shí),，復(fù)電抗Z、和ZM之間的比值等于電壓矢量U 和U:間的比值,。如果電壓矢量的比
值是已知的,，便可從已知的Zx,推導(dǎo)出Zx。在理想電橋中比例U,/U :是一個(gè)系數(shù) K,，這樣 ZK- K ZH
實(shí)際上ZM的幅角直接給出ax
變壓 器 電 橋比西林電橋有很大的優(yōu)點(diǎn),，它允許將屏蔽和保護(hù)電極直接接地且不需要附加的輔助
橋臂。
這 種 電橋 可在從工頻到數(shù)十MHz的頻率范圍內(nèi)使用,。比西林電橋使用的頻率范圍寬,。由于頻率
范圍的不同，橋的具體結(jié)構(gòu)也不相同
A.2.2 低頻電橋
通 常是 一 個(gè)高壓電橋(更精密,，電壓U,，是高壓，U:是中壓),，這種電橋的技術(shù)與變壓器的技術(shù)有關(guān),。
可 采 用 兩類電源:
l 電源 電壓直接加到一個(gè)繞組上，另一個(gè)繞組則起變壓器次級(jí)繞組的作用,。
2) 將 電源加到初級(jí)繞組上(見(jiàn)圖A.3) ,，而電橋的兩個(gè)繞組是由兩個(gè)分開(kāi)的次級(jí)線路組成或是由
一個(gè) 帶 有 中 間 抽 頭 能使獲得電壓U,和U 的次級(jí)繞組組成
與所 有 的 測(cè)量變壓器一樣，電橋存在誤差(矢量比U,/U :與其理論值之間的差) 這種誤差隨負(fù)載
而變化尤其是U 和U2之間的相位差,，它會(huì)直接影響tans的測(cè)量值,。
因此 ，必 須對(duì)電橋進(jìn)行校正,，這可以用一個(gè)無(wú)損耗電容CN(與在西林電橋中使用的相似)代替Z、進(jìn)
行,。如果C,、與Cx的值相同.這實(shí)際上是替代法，測(cè)試前應(yīng)校正,。但由于C,、很少是可調(diào)的，因此負(fù)載
的變化對(duì)Cx不再有效。電橋在恒定負(fù)載下工作是可能的,，如圖A.4所示:當(dāng)測(cè)量CN時(shí),，用一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)
關(guān)把CX接地，反之亦然,。這時(shí)對(duì)于高壓繞組來(lái)說(shuō)兩個(gè)負(fù)載的總和是恒定的,。(嚴(yán)格地說(shuō)，低壓邊也應(yīng)
該用一個(gè)相似的裝置,，但由于連在低壓邊的負(fù)載很小,，盡管采用這樣處理很容易，但意義小,。)
另外 ,，若 用并聯(lián)在電壓IJ上的一個(gè)純電容C、校正時(shí),，承受電壓U2的測(cè)量阻抗ZM組成如下:
) 如 果 U:和U,是同相的(理想情況),，則用一個(gè)純電容CM組成。
2) 如 果U:超前U,,，則用一個(gè)電容C?和一個(gè)電阻R?組成
3) 如 果 Ue滯后于U,,，則電阻Ret,應(yīng)變成負(fù)的 這就是說(shuō)，為了重新建立平衡必須在U,一邊并
人 一 個(gè) 電 阻 形 成 電流分量,。其實(shí)并不存在適用于高壓的可調(diào)高電阻,，因此通常阻性電流分量
是用 一 個(gè) 輔 助 繞 組 來(lái)獲得的，這個(gè)輔助繞組提供一個(gè)與U,同相的低電壓U3(圖A.5 )
注 :不 可 在蛛 匕串接 一個(gè)電阻 因?yàn)槿绻麑㈦娮杞釉陔娙萜骱竺鏁?huì)破壞 C,測(cè)量極和保護(hù)極間的等電位;如果將
電 阻接 到 C,、 前 面 的高壓導(dǎo)線上,，則電阻(內(nèi))電流也將包括保護(hù)電路的電流，這就可能無(wú)法校正
這些 論 述 同 樣 適 用 于 上 述 第二 種情況的電阻R} 但在低壓邊容易將三個(gè)電阻R?R:和側(cè)以星形聯(lián)接來(lái)得到一個(gè)與電容并聯(lián)的可調(diào)高值電阻,。如圖八.5下面的虛線所示,。這時(shí)有

但 是 ，可 調(diào) 側(cè) 量 電 容C必須是純電容性的或已知其損耗低(在西林電橋中的測(cè)量電容C:不需滿足這些苛刻要求 ),。
A.2.3 高頻電橋
上面 的 一 些敘述也同樣適用于高頻電橋,。但由于它不再是一個(gè)高壓電橋，因此承受電壓U,，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(kāi)的初級(jí)繞組的電橋允許電源和檢測(cè)器互換位置。其平衡與在次級(jí)繞組中對(duì)應(yīng)
的安匝數(shù)的補(bǔ)償相符
A.2.4 關(guān)于檢測(cè)器的說(shuō)明
由于 測(cè) 量 臂的一端接地的,，因此不必要使用對(duì)稱輸人的檢測(cè)器
A.3 并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò)
在 并 聯(lián) T型網(wǎng)絡(luò)橋路中,，從振蕩器經(jīng)過(guò)兩個(gè) T形網(wǎng)絡(luò)流向檢測(cè)器的兩股電流在檢測(cè)器輸人處是大
小相等而方向相反的。在這個(gè)電路中,，振蕩器和檢測(cè)器都能有一端接地;且在有些可能電路中試樣和用
于平衡的每一個(gè)可變?cè)灿幸欢私拥亍?/span>
圖 A. 6 出示了只使用電阻和電容簡(jiǎn)單的并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò),。測(cè)量電介質(zhì)材料常用的電路的原
理如圖A.7所示,。這種電路的平衡條件如下(在開(kāi)路的X,X端子之間)

實(shí)際上是將一個(gè)可變電容器接到X,X端，且其電容Cv和它的電導(dǎo)改變了L和RF的表觀值,，使電
路達(dá)到平衡;然后再將試樣接到X,X端,，通過(guò)調(diào)節(jié)電容Cv和C*恢復(fù)電橋平衡。
此 時(shí) :
試樣電容等于Cv的減少量Acv;
試樣的電導(dǎo)G:

式 中 :

'
在 50 k Hz到50M Hz的頻率范圍內(nèi)能方便地設(shè)計(jì)這種網(wǎng)絡(luò),，這種網(wǎng)絡(luò)也容易有效地屏蔽,。但其缺
點(diǎn)是平衡隨頻率的變化太靈敏，以致于電源頻率的諧波很不平衡,。為了能拓寬頻率范圍,，必須改變或換
接電橋元件，在較高頻率下接線和開(kāi)關(guān)阻抗(若使用開(kāi)關(guān)時(shí))會(huì)引人很大的誤差,。
A. 4 諧振法(Q表法)
諧振 法 或 Q表法是在10k Hz到260M Hz的頻率范圍內(nèi)使用,。它的原理是基于在一個(gè)諧振電路
中感應(yīng)一個(gè)已知的弱小電壓時(shí)，測(cè)量在該電路出現(xiàn)的電壓,。圖A. 8表示這種電路的常用形式,，在線路
中通過(guò)一個(gè)共用電阻R將諧振電路藕合到振蕩器上，也可用其他的禍合方法,。
操作 程 序 是在規(guī)定的頻率下將輸人電壓或電流調(diào)節(jié)到一個(gè)已知值,，然后調(diào)節(jié)諧振電路達(dá)到大諧振，觀察此時(shí)的電壓Uo 然后將試樣接到相應(yīng)的接線端上,，再調(diào)節(jié)可變電容器使電路重新諧振,，觀察新
的電壓U 的值。
在接 人 試 樣并重新調(diào)節(jié)線路時(shí),，只要R,G <Q 見(jiàn)圖A.8 )其 總電容幾乎保持不變,。試樣電容近似于
AC，即是可變電容器電容的變化量
試樣 的損 耗因數(shù)近似為:

式中:
C— 電路中的總電容,，包括電壓表以及電感線圈本身的電容;
Q,.Q o— 分別為有無(wú)試樣聯(lián)接時(shí)的 Q值,。
測(cè)量誤差主要來(lái)自兩臺(tái)指示器的標(biāo)定刻度以及在連線中尤其是在可變電容器和試樣的連線中所引
人的阻抗。對(duì)于高的損耗因數(shù)值,，R,G < 1的條件可能不成立,，此時(shí)上面引出的近似公式不成立。
A.5 變電納法(變電抗法)
圖 1所 示 的測(cè)微計(jì)電極系統(tǒng)是哈特遜(Haztsh,。二)改進(jìn)的,，被用于消除在高頻下因接線和測(cè)量電容
器的串聯(lián)電感和串聯(lián)電阻對(duì)測(cè)量值產(chǎn)生的誤差。在這樣的系統(tǒng)中,，是由于在測(cè)微電極中使用了一個(gè)與
試樣連接的同軸回路,，不管試樣在不在電路中，電路中的電感和電阻總是相對(duì)地保持恒定,。夾在兩電極
之間的試樣,，其尺寸與電極尺寸相同或小于電極尺寸。除非試樣表面和電極表面磨得很平整,，否則在試
樣放到電極系統(tǒng)里之前,，必須在試樣上貼一片金屬箔或類似的電極材料。在試樣抽出后,，調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)電
極,，使電極系統(tǒng)得到同樣的電容。
按 電容 變 化仔細(xì)校正測(cè)微計(jì)電極系統(tǒng)后,，使用時(shí)則不需要校正邊緣電容,、對(duì)地電容和接線電容。其
缺點(diǎn)是電容校正沒(méi)有常規(guī)的可變多層平板電容器那么精密且同樣不能直接讀數(shù),。
在低 于 1MHz的頻率下,，可忽略接線的串聯(lián)電感和電阻的影響，測(cè)微計(jì)電極的電容校正可用與測(cè)
微計(jì)電極系統(tǒng)并聯(lián)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容來(lái)校正
在 接 和 未接試樣時(shí)電容的變化量是通過(guò)這個(gè)電容器來(lái)測(cè)得,。
在測(cè) 微 計(jì) 電極中,，次要的誤差來(lái)源于電容校正時(shí)所包含的電極的邊緣電容，此邊緣電容是由于插人
一個(gè)與電極直徑相同的試樣而稍微有所變化,。實(shí)際上只要試樣直徑比電極直徑小2倍試樣厚度,，就可
消除這種誤差
首 先將 試 樣放在測(cè)微計(jì)電極間并調(diào)節(jié)測(cè)量電路參數(shù)。然后取出試樣,，調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)電極間距或重新
調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電容器來(lái)使電路的總電容回到初始值,。
按 表 2 計(jì)算試樣電容CP。

式中:
AC— 接人試樣后,，在諧振的兩側(cè)當(dāng)檢測(cè)器輸人電壓等于諧振電壓的抓習(xí)2時(shí)可變電容器M,
(圖 ” 的 兩 個(gè) 電 容 讀數(shù)之差
AC— 在除去試樣后與上述相同情況下的兩電容讀數(shù)差,。
值得注意的是在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)頻率應(yīng)保持不變。
注:貼在試樣上的電極的電阻在高頻下會(huì)變得相當(dāng)大,，如果試樣不平整或厚度不均勻,，將會(huì)引起試樣損耗因數(shù)的明
顯增 加 。 這種變得明顯起來(lái)的頻率效應(yīng),，取決于試樣表面的平整度,，該頻率也可低到 10M Hz,因此，必須在
10 M Hz 及更高的頻率下,，且沒(méi)有貼電極的試樣上做電容的損耗因數(shù)的附加側(cè)量,。假設(shè)Cw和tan丙 為不貼電
極的 試 樣 的電容和損耗因數(shù)，則計(jì)算公式為:

屏蔽

在 一 個(gè) 線路兩點(diǎn)之間的接地屏蔽,，可消除這兩點(diǎn)之間的所有的電容,，而被這兩個(gè)點(diǎn)的對(duì)地電容所代
替。因此,，導(dǎo)線屏蔽和元件屏蔽可任意運(yùn)用在那些各點(diǎn)對(duì)地的電容并不重要的線路中;變壓器電橋和帶
有瓦格納接地裝置的西林電橋都是這種類型的電路
從 另 一 方面來(lái)說(shuō),，在采用替代法電橋里,，在不管有沒(méi)有試樣均保持不變的線路部分是不需要屏
蔽的。
實(shí) 際上 ,，在電路中將試樣,、檢測(cè)器和振蕩器的連線屏蔽起來(lái)。并盡可能將儀器封裝在金屬屏蔽里,，
可以防止觀察者的身體(可能不是地電位或不固定)與電路元件之間的電容變化,。
對(duì)于 100 k Hz數(shù)量級(jí)或更高的頻率，連線應(yīng)可能短而粗,，以減小自感和互感;通常在這樣的頻率下
即使一個(gè)很短的導(dǎo)線其阻抗也是相當(dāng)大的,，因此若有幾根導(dǎo)線需要連接在一起，則這些導(dǎo)線應(yīng)盡可能的
連接于一點(diǎn),。
如果 使 用 一個(gè)開(kāi)關(guān)將試樣從電路上脫開(kāi),，開(kāi)關(guān)在打開(kāi)時(shí)它的兩個(gè)觸點(diǎn)之間的電容必須不引人測(cè)量
誤差。在三電極測(cè)量系統(tǒng)中,，要做到這點(diǎn),，可以在兩個(gè)觸點(diǎn)間接人一個(gè)接地屏蔽，或是用兩個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián),，
當(dāng)這兩個(gè)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí),，將它們之間的連線接地，或?qū)⒉唤拥厍姨幱跀嚅_(kāi)狀態(tài)的電極接地,。

電橋的振蕩器和檢測(cè)器
A. 7. 1 交流電壓源
滿足 總諧 波分量小于 1%的電壓和電流的任一電壓源,。
A.7 .2 檢測(cè)器
下 列 各 類檢測(cè)器均可使用，并可以帶一個(gè)放大器以增加靈敏度:
1) 電 話(如需要可帶變頻器);
2) 電 子電壓表或波分析器;
3) 陰極 射線示波器;
4) “電 眼”調(diào)節(jié)指示器;
5) 振 動(dòng) 檢流計(jì)(僅用于低頻),。
在 電橋 和檢測(cè)器中間需加一個(gè)變壓器,，用它來(lái)匹配阻抗或者因?yàn)殡姌虻囊惠敵龆诵杞拥?/span>
諧波 可 能 會(huì)掩蓋或改變平衡點(diǎn)，調(diào)節(jié)放大器或引人一個(gè)低通濾波器可防止該現(xiàn)象 對(duì)測(cè)量頻率的
二次諧波有40 dB的分辨率是合適的