薄膜材料介電常數(shù)測試儀

一,、概述

1-1電橋的特點；

l橋體內附電位跟蹤器及指零儀,，外圍接線及少,。

l電橋采用接觸電阻小，機械壽命長的十進開關,，保證測量的穩(wěn)定性

l儀器具有雙屏蔽,，能有效防止外部電磁場的干擾。

l儀器內部電阻及電容元件經特殊老化處理,，使儀器技術性能穩(wěn)定可靠,。

l內附高壓電源精度3%

l內附標準電容損耗﹤0.00005，名義值100pF

1-2電橋簡介:

符合GB1409、GB5654及GB/T1693, ASTM D150-1998(2004) 固體電絕緣材料的交流損耗特性及介電常數(shù)的試驗方法其采用了西林電橋的經典線路,，內附0-2500的數(shù)顯高壓電源及100PF標準電容器,，并可按用戶要求擴裝外接標準電容線路。

在每個高壓實驗室和試驗中,，壓縮氣體標準電容器是一種必要的儀器,。在這些場合中，它有許多重要的作用,。在電橋電路中壓縮氣體電容器被用來測量電容器,、電纜、套管,、絕緣子,、變壓器繞組及絕緣材料的電容和介質損耗角正切值（tgδ）。而且,，還可以用作高壓測量電容分壓裝置的高壓電容,。在某些條件下，還可以在局部放電測量中作高壓耦合電容器,。

電容極穩(wěn)定。

氣壓和溫度的變化對電容的影響可以忽略,。

介質損耗極小,。

薄膜材料介電常數(shù)測試儀

二、技術指標

◆測量范圍及誤差

本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃,，相對濕度為30%-80%條件下,，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）時

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）時

◆技術參數(shù)
電容器安裝運行海拔不超過1000米 使用周圍空氣溫度-10℃~40℃相對濕度不超過70%,。
電容器的工作頻率 50Hz,。
電容器實測值誤差不大于±0.05% 與標稱值誤差不大于±3%
電容器溫度系數(shù) ≤ 3×10-5 /℃
電容器壓力系數(shù) ≤ 3×10-3Mpa
電容器的損耗角正切值不大于 1×10-5 、2×10-5 ,、5×10-5 三檔,。
電容器內充SF6氣體。在20℃時 壓力為0.4±0.1Mpa
RY2電極

◆工作電壓說明

在使用中,，本電橋頂A,，B對V點的電壓高不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規(guī)定：

10×1kΩ                             1max≤15mA

10×100Ω                            1max≤120mA

10×10Ω                             l max≤150mA

用戶在使用前應注意以上的問題,。如不清楚,，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流,。

                    I=ω V C 

◆輔橋的技術特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）

◆指零裝置的技術特性：

在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10^-6V/格

               電流靈敏度不低于2×10^-9 A/格

二次諧波 減不小于25dB

三次諧波 減不小于50dB

◆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穩(wěn)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(shù)的微小變化都能夠反應出來。

     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 為測量電壓                              伏特  (V)

      ω為角頻率2πf=314(50Hz)                              

     Cn標準電容器容量                          法拉(F)

     Ig通用指零儀的電流5×10^-10                  安培(A) 

     Rg平衡指零儀內阻約1500                    歐姆(Ω)

     R4橋臂R4阻值3183                         歐姆(Ω)

     Cx被測試品電容值                           法拉(pF)

• 電橋工作原理

BQS-37a型高壓電橋采用典型的西林電橋線路,，C4橋臂在基本量程時,，與R4橋臂并聯(lián)，測量數(shù)值為正損耗因數(shù),。結構采用了雙層屏蔽,。并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數(shù)對電橋平衡的影響,。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內層屏蔽（S）組成,。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓,，通過放大后,，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時,，A,B,S三點電位必然相等,，從而達到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中,，輔橋采用自動電位跟蹤,，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態(tài),，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數(shù)據,。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分,，采用了指針式電表指示,，視覺直觀，分辨清楚,，克服了以往振動式檢流計的缺點,。

3-1 橋體的組成

電橋各臂的組成

第1臂：由被測對象Cx組成Z₁。

第2臂：由高壓標準電容器Cn組成Z₂,。

第3臂：由十進電阻器10×（1000＋100＋10＋1＋0.1）歐姆和滑線電阻（0-0.13）歐姆組成Z₃,。

第4臂：由十進電容臂10×（0.1＋0.01＋0.001＋0.0001）uf和可變電容器100pF組成C4再與電組R4并聯(lián)組成Z4。

3-2計算公式

Cx=R4× Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]

當R4=10K/π

tgδ=C4     

當R4=1K/π

tgδ=0.1C4  

我們采取相對固定R4電阻,，分別調節(jié)R3和C4使橋跟平衡,，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg,。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍,。

3-3 公式說明

.頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz,，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f^’·tgδ / f

式中：f    為額定工作頻率（f=50Hz）

f’   為實際工作頻率

tgδ  電橋測得損耗值

tgδ  為被測試品介質損耗角正切的實際值

四．操作方法

4.1 測試前的準備工作

①按圖（3）所示，連接標準電容Ｃｎ（選用外接標準電容時）,，與被測電容Ｃｘ,，并且將標準電容與被測電容盡可能遠離，以防止互相之間干擾,。如選用內部標準電容器,，只需連接被測試品即可。

②檢查周圍是否有強電磁場干擾,，應盡量避免,。

③檢查大地線是否牢靠，以保證操作人員的安全,，應檢查電橋上的（⊥）與大地是否接觸良好,。

④檢查電橋的靈敏度開關是否已回另位。

⑤檢查試品的絕緣強度,，應符合大于2U+1的標準,。

⑥對試品施加試驗電壓（按部標或所規(guī)定的專業(yè)標準進行）。

4.2 試品的測試

①在不知道被測試品的大概容量及損耗時,，可先施加少許的電壓,，找到粗平衡點后，再把工作電壓升到所需的值,，然后再尋找細平衡點,。

②在測量時,，靈敏度開關是按從小到大的規(guī)律來調節(jié)的,。

③在測量時，R3開關時按從左至右的規(guī)律來調節(jié)的,。

④在測量時,，C4開關時按從右至左的規(guī)律來調節(jié)的。

⑤整個測量步絮：首先檢查接線無誤后,，方可通電試驗,。第二升起試驗電壓，并調節(jié)靈敏度開關,，使UA表頭有明顯的指示,。此時表明電橋沒有平衡。第三調節(jié)R3開關,，順序從左至右,。這時通過觀察表頭來觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度,。應總保持能明顯地觀察到調節(jié)R3時,，電橋的平衡狀況。第四在某一點上用戶會發(fā)現(xiàn),，調節(jié)R3已無法使表頭再回到另位,。這時可調節(jié)C4開關，順序時從右至左,，把表頭指針調節(jié)到小位,。第五用戶在調節(jié)C4到某一點時又會發(fā)現(xiàn)無法將指針調回另位。這時又要去調節(jié)R3開關,，調節(jié)的位數(shù)是上一次調節(jié)R3的后位,，然后又會出現(xiàn)第四點時的問題，又必須要調節(jié)C4開關．．．就這樣來回往復地調節(jié)R3和C4兩組開關,，直至靈敏度開關大時,，并指針回另（或指另儀指示到小）,。表明電橋已達到平衡,。

 ⑥測量完畢后或在暫停測量時，應將另儀的靈敏度開關降至“0”,，再將測量電壓降至另并切斷電源開關,，根據計算公式，算出被測試品的容量及介損值,。

五,、安全操作規(guī)程

1. 本儀器必須有專人負責保管，使用,，非專職操作者應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。
2. 每次使用前應仔細檢查接地線是否完好,，確保以后方可通電使用,。
3. 接通電源前應將靈敏度開關調到低位置。
4. 測量試品前應先對試品進行高壓試驗,，證明在電橋工作電壓下無噪聲,，電離等現(xiàn)象出現(xiàn)，然后才能進行測試（若試品己做過高壓試驗,，該項可不必每次測量都做）,。
5. 對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓,。
6. 測試時操作人員必須集中思想,，工作前做好一切準備工作,，測試地點周圍應有明顯的標記或金屬屏蔽圍成高壓危險區(qū)，以防止非操作人員闖入,。
7. 在測量過程中,，如有放電管發(fā)光時，則必須及時切斷電源,，仔細檢查接線及試品都無擊穿,，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作,。

六,、裝置成套性

1．BQS-37a型高壓電橋                            一臺 

2.  試驗電極                                    一臺

3．使用說明書                                   一份

4．電源線                                       二根

5．測試線                                       三根

八、工頻介電常數(shù)測試儀簡介
在每個高壓實驗室和試驗中,，壓縮氣體標準電容器是一種必要的儀器,。在這些場合中，它有許多重要的作用,。在電橋電路中壓縮氣體電容器被用來測量電容器,、電纜、套管,、絕緣子,、變壓器繞組及絕緣材料的電容和介質損耗角正切值（tgδ）。而且,，還可以用作高壓測量電容分壓裝置的高壓電容,。在某些條件下，還可以在局部放電測量中作高壓耦合電容器,。
電容極穩(wěn)定,。
氣壓和溫度的變化對電容的影響可以忽略。
介質損耗極小,。

七,、結構簡介
外殼由絕緣套筒及鋼板制成的底和蓋組成，底和蓋用螺栓及環(huán)緊固在絕緣套筒的兩端,。在電容器的上下兩端有防暈罩,。
電容器外殼內裝有同軸高度拋光的圓柱形高低壓電極,。
電容器設有壓力表及氣閥,，供觀察內部壓力及充放氣使用。
電容器內充有SF6氣體