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關(guān)于GBT1693介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測試儀的詳細介紹
閱讀:7356發(fā)布時間:2018-8-22
機臺型號:ZJD-B ZJD-C QS37
ZJD-C型介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀
一,、概述:
ZJD-C型介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀作為一代的通用、多用途,、多量程的阻抗測試儀器,,測試頻率上限達到目前國內(nèi)高的160MHz.ZJD-C介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀采用了多項技術(shù)。
雙掃描技術(shù) - 測試頻率和調(diào)諧電容的雙掃描,、自動調(diào)諧搜索功能,。
雙測試要素輸入 - 測試頻率及調(diào)諧電容值皆可通過數(shù)字按鍵輸入。
雙數(shù)碼化調(diào)諧 - 數(shù)碼化頻率調(diào)諧,,數(shù)碼化電容調(diào)諧,。
自動化測量技術(shù) -對測試件實施 Q 值、諧振點頻率和電容的自動測量,。
全參數(shù)液晶顯示 – 數(shù)字顯示主調(diào)電容,、電感、 Q 值,、信號源頻率,、諧振指針。
DDS 數(shù)字直接合成的信號源 -確保信源的高葆真,,頻率的高,、幅度的高穩(wěn)定,。
計算機自動修正技術(shù)和測試回路*化 —使測試回路 殘余電感減至低,** Q 讀數(shù)值在不同頻率時要加以修正的困惑,。
二,、主要技術(shù)特性:
*1.信號源: DDS數(shù)字合成信號 100KHZ-160MHZ
*2.信號源頻率精度3×10-5 ±1個字,6位有效數(shù)
3.Q值測量范圍:1~1023
4.Q值量程分檔:30、100,、300,、1000、自動換檔或手動換檔,;
*5.電感測量范圍:1nH~140mH 自身殘余電感和測試引線電感的自動扣除功能
*6.電容直接測量范圍:1pF~25nF
7.主電容調(diào)節(jié)范圍: 17~240pF
8.準確度 150pF以下±1pF,;150pF以上±1%
9.信號源頻率覆蓋范圍100kHz~160MHz
10.合格指示預(yù)置功能范圍:5~1000
11.環(huán)境溫度:0℃~+40℃;
12.消耗功率:約25W,;電源:220V±22V,,50Hz±2.5Hz。
13. S916(數(shù)顯)介電常數(shù)εr和介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ測試裝置:
數(shù)顯式微桿,,平板電容器:
極片尺寸: 38mm
極片間距可調(diào)范圍:≥15mm
夾具插頭間距:25mm±0.01mm
夾具損耗正切值≤4×10-4 (1MHz)
測微桿分辨率:0.001mm
測試極片:材料測量直徑Φ38mm厚度可調(diào) ≥ 15mm
*液體杯:測量極片直徑 Φ38mm,; 液體杯內(nèi)徑Φ48mm 、深7mm
14. 電感組LKI-1:
分別有0.05μH,、0.1μH,、0.5μH、2.5μH,、10μH,、50μH、100μH,、1mH,、5mH、10mH十個電感組成,。
三,、配置:
主機 一臺
電感 九支
夾具 一套
液體杯 一套
隨機文件一套
ZJD-C型硫化橡膠介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀相關(guān)標準
硫化橡膠介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角
正切值的測定方法
警告:使用本標準的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本標準并未指出所有可能的安全問題,。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?,并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。
1,、范圍:
本標準規(guī)定了介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值的兩種測定方法,。方法A為工頻(50Hz)下的測定方法,方法B為高頻電場下的測定方法,。
本標準適用于硫化橡膠,。
2、規(guī)范性引用文件:
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。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準,,然而,鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的新版本,。凡是不注日期的引用文件,其版本適用于本標準,。
GB/T 2941 橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序(GB/T 2941-2006,,ISO 23529:2004,IDT)
3,、術(shù)語和定義:
下列術(shù)語和定義適用于本標準,。
3.1
介質(zhì)損耗 dielectric loss
絕緣材料在電場作用下,由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng),,在其內(nèi)部引起的能量損耗,。
3.2
損耗角 δloss angleδ
在交變電場下,電介質(zhì)內(nèi)流過的電流向量和電壓向量之間的夾角(功率因數(shù)角φ)的余角(δ),。
3.3
損耗角正切 tanδ loss tangentδ
介質(zhì)損耗因數(shù) dielectric loss factor
介質(zhì)損耗角正切值,。
3.4
介電常數(shù) εdielectric constant
絕緣材料在電場作用下產(chǎn)生極化,電容器極板間有電介質(zhì)存在時的電容量C,、與同樣形狀和尺寸的真空電容量C0之比,。
注:不同試樣、不同電極的真空電容和邊緣校正的計算參見附錄A,。
4,、測試電極:
4.1 電極材料
見表1。
表 1 電極材料
電極材料 | 規(guī)格要求 | 適應(yīng)范圍 |
鋁箔和錫箔 | 鋁箔和錫箔應(yīng)退火,,厚度為0.01mm左右,,用凡士林、變壓器油,、硅油或其他合適油作為粘接劑 | 接觸電極用 |
導(dǎo)電橡膠 | 體積電阻系數(shù)不大于300Ω·cm(交流),,邵爾A硬度為40~60,表面應(yīng)光滑 | 接觸電極用 |
銅 | 表面可鍍防腐蝕的金屬層,,但鍍層應(yīng)均勻一致,,工作面粗糙度Ra值應(yīng)不低于3.2 | 一般做輔助電極用,對軟質(zhì)膠可直接作接觸電極用 |
導(dǎo)電粉末 | 石墨粉,,銀粉,,銅粉等 | 管狀試樣內(nèi)電極用 |
4.2 電極尺寸
4.2.1 板狀試樣電極
4.2.1.1 方法A:板狀電極尺寸見表2,電極如圖1所示,。
表 2 板狀試樣電極尺寸 單位為毫米
D1 | D2 | D3 | D4 | H1 | H2 |
25.0±0.1 | 29.0±0.1 | 40 | ≥40 | 30 | 5 |
50.0±0.1 | 54.0±0.1 | 74 | ≥74 |
1——測量電極,;
2——保護電源;
3——試樣;
4——高壓電極,。
圖 1 板狀試樣電極配置(工頻)
4.2.1.2 方法B:采用二電極系統(tǒng),。電極尺寸大小與試樣尺寸相等,或電極小于試樣尺寸,。板狀試樣電極直徑為φ38.0mm±0.1mm,、φ50.0mm±0.1mm、φ70.0mm±0.1mm,。
4.2.2 管狀試樣電極
4.2.2.1 方法A:管狀試樣電極尺寸見表3,,電極如圖2所示。
表 3 管狀試樣電極尺寸
L1 | L2 | L3 | g |
25 | 5 | ≥40 | 2.0±0.1 |
50 | 10 | ≥74 |
1——保護電極,;
2——測量電極,;
3——高壓電極,;
4——試樣,。
圖 2 管狀試樣電極配置(工頻)
4.2.2.2 方法B:管狀試樣電極尺寸,電極如圖3所示,。
管狀試樣的電極長度為50.0mm±0.1mm或70.0mm±0.1mm,。
1——試樣,;
2——上電極;
3——下電極,。
圖 3 管狀試樣電極配置(高頻)
4.3 電極裝置
在進行高頻測試時,,根據(jù)測試頻率與測試要求可用支架電極(如圖4),當(dāng)頻率大于或等于1MHz且小于10MHz時,,宜用測微電極(如圖5),;當(dāng)頻率大于或等于10MHz時,應(yīng)用測微電極,。
1——上蓋螺釘,;
2——上蓋板;
3——升降螺桿,;
4——上電極導(dǎo)軌,;
5——螺帽;
6——導(dǎo)筒,;
7——導(dǎo)槽螺釘,;
8——絕緣桿;
9——高壓電極,;
10——試樣,;
11——測量電極;
12——保護電極,;
13——絕緣板(聚四氟乙烯板),;
14——絕緣支腳,;
15——有機玻璃板。
圖 4 支架電極
1——微調(diào)管形電容器,;
2——測試樣品電容器,;
3——上支撐板;
4——上電極,;
5——試樣,;
6——下電極;
7——底板,。
圖 5 測微電極
5,、測試儀器:
5.1 方法A
5.1.1 測試儀器為工頻高壓電橋,其原理圖如圖6所示,。
T 試驗變壓器;
C3 標準電容器,;
C5 試樣,;
R3 可變電阻;
C2,、C4 可變電容,;
R4 固定電阻;
G- 電橋平衡指示器,;
P 放電器,。
圖 6 工頻高壓電橋原理圖
5.1.2 測量范圍
損耗角正切(tanδ):0.001~1;電容(C):40pF~2000pF,。
5.1.3 電橋測量誤差
測量時誤差不超過10%,,當(dāng)試樣tanδ小于0.001時測量誤差不超過0.0001,電容的測量誤差不超過5%,,標準電容器的tanδ應(yīng)小于0.0001,。
5.1.4 電橋必須有良好的屏蔽接地裝置。
5.2 方法B
5.2.1 方法B的測試儀器有兩種:一種是諧振升高法(Q表),,另一種時變電鈉法,。
5.2.1.1 諧振升高法(Q表)
其測試原理圖如圖7所示。
A 電流表,;
R0 耦合電阻,;
L 輔助線圈;
C 標準電容,;
C0 試樣,;
V、V1 電壓表(用Q值表示),。
圖 7 Q表原理圖
5.2.1.1.1 測量范圍
頻率為50Hz~50MHz,,電容40pF~500pF,Q值10~600。
5.2.1.1.2 測量誤差
電容誤差:±(0.5%C+0.1pF),,Q值±10%,;有關(guān)儀器的測量誤差均為±10%。
5.2.1.2 變電鈉法
其測試原理如圖8所示,。
C——可調(diào)電容,;
L——諧振線圈;
CT——管形微調(diào)電容,;
Cu——主電容,;
Cx——試樣。
圖 8 高頻介質(zhì)損耗儀原理圖
6,、試樣:
6.1 試樣尺寸
6.1.1 方法A試樣尺寸見表4,。
表 4 試樣尺寸 單位為毫米
試樣 | 尺寸 | 厚度 |
板狀 | 圓形:φ100 正方形:邊長100 | 軟質(zhì)橡膠1.0±0.1 硬質(zhì)橡膠2.0±0.2 |
管狀 | 管長100 |
6.1.2 方法B試樣尺寸見表5。
表 5 試樣尺寸 單位為毫米
試樣 | 尺寸 | 厚度 |
板狀 | 圓形:φ38 正方形:邊長100 | 軟質(zhì)橡膠1.0±0.1 硬質(zhì)橡膠2.0±0.2 |
管狀 | 管長50 |
6.2 試樣的制備
試樣的制備應(yīng)符合GB/T 2941的規(guī)定,,也可以在符合試樣厚度尺寸的膠板上用旋轉(zhuǎn)刀進行裁切,,制樣方法的不同,其試驗結(jié)果無可比性,。
6.3 試樣數(shù)量
試樣的數(shù)量不少于3個,。
7、硫化與試驗之間的時間間隔:
試樣在硫化與試驗之間的時間間隔按GB/T2941的規(guī)定執(zhí)行,。
8,、試驗條件:
8.1 試樣表面應(yīng)清潔、平滑,,無裂紋,、氣泡和雜質(zhì)等,試樣表面應(yīng)用蘸有無水乙醇的布擦洗,。
8.2 試樣應(yīng)在標準實驗室溫度及濕度下至少調(diào)節(jié)24h,。
8.3當(dāng)試樣處理有特殊要求時,可按其產(chǎn)品標準規(guī)定的進行,。
9,、試驗步驟:
9.1 方法A
9.1.1 試驗電壓為1000V~3000V,一般情況下為1000V,,電源頻率為50Hz,。
9.1.2 按設(shè)備說明書正確的連接。
9.1.3 接通電源預(yù)熱30min,。
9.1.4 將試樣接人電橋C,、的橋臂中,,加上試驗電壓,根據(jù)電橋使用方法進行平衡,,讀取R3和tanδ或C4的值,。
9.2 方法B—諧振升高法(Q表法)
9.2.1 按照Q表的操作規(guī)程調(diào)整儀器,選定測量頻率,,測定C1和Q1的值,。
9.2.2 將試樣放入測試電極中,并調(diào)節(jié)電容器C,,使電路諧振,,達到大Q值記下調(diào)諧電容量C2和Q2的值。
9.2.3 將試樣從測試電極中取出,,調(diào)節(jié)C或測試電極的距離,,使電路重新諧振,記下C,、或測試電極的校正電容值與Q值,,并根據(jù)測試值計算出損耗角tanδ與介電常數(shù)ε。
9.2.4 其他高頻測試儀器按其說明書進行操作,,通過測試值計算出損耗角tanδ和介電常數(shù)ε。
10,、試驗結(jié)果:
10.1 方法A
10.1.1 介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)可在電橋上直接讀數(shù),,按式(1)進行計算:
tanδ=2πfR4C4×10-6…………………………(1)
式中:
π——3.14;
f——頻率50Hz,;
R4——固定電阻阻值,,單位為歐姆(Ω);
C4——可變電容值,,單位為微法(μF),;
10.1.2 介電常數(shù)(ε)的計算見表6。
表 6 介電常數(shù)的計算
tanδ | 板狀試樣 | 管狀試樣 |
≤0.1 |
|
|
>0.1 |
|
|
式中: d 試樣厚度,,單位為厘米(cm),; CR 標準電容器電容量,單位為皮法(pF),, R4 固定電阻阻值,,單位為歐姆(Ω); R3 可變電阻阻值,,單位為歐姆(Ω),; S 電極有效面積單位為平方厘米(cm2);
L1 管狀試樣測量電極長度,,單位為厘米(cm),; D 測量電極有效直徑,,單位為厘米(cm); DB 管外徑,,單位為厘米(cm),; DA 管內(nèi)徑,單位為厘米(cm),; g 測量電極與環(huán)電極間距,,單位為厘米(cm); ln 自然對效,; π 3.14,。
|
10.2 方法B
10.2.1 電容的計算
10.2.1.1 諧振升高法
應(yīng)用支架電極時按式(7)計算:
Cx=C1-C2+Ca…………………………………(7)
應(yīng)用測微電極時按式(8)計算:
Cx=C’1-C’2+Ca……………………………(8)
10.2.1.2 變電納法(配用測微電極):
按式(9)、式(10)計算:
Cx=C1-C2+Ca…………………………………(9)
其中:Ca= …………………………(10)
當(dāng)電極直徑為38mm時,,則Ca=1/d
式中:
Cx——試樣的并聯(lián)等值電容,,單位為皮法(pF);
C1——電極間距為試樣厚度d,,且無試樣時諧振電容量,,單位為皮法(pF);
C2——有試樣時諧振電容量,,單位為皮法(pF),;
C'1——極的校正電容值,單位為皮法(pF),;
C'——有試樣時,,測微電極間距等于試樣厚度時,測微電極的校正電容值,,單位為皮法(pF),;
C——試樣的幾何電容量,單位為皮法(pF),;
S——電極面積單位為平方厘米(cm2),;
d——試樣厚度,單位為厘米(cm),。
10.2.2 介電常數(shù)ε的計算
按式(11)計算:
………………………(11)
式中:
Cx——試樣的并聯(lián)等值電容,,單位為皮法(pF);
d——試樣的厚度,,單位為厘米(cm),;
D——電極的直徑,單位為厘米(cm),。
10.2.3介質(zhì)損耗角正切tanδ值的計算
10.2.3.1諧振升高法(Q表法)按式(12)計算:
……………………(12)
10.2.3.2 變電納法:各種高頻損耗測試儀配用測微電極使用時按式(I3)計算:
………………………(13)
式中:
C’——無電極時,,諧振回路標準電容器指示值單位為皮法(pF);
Q1——無試樣時,,電極間距為d時,,諧振Q值,;
Q2——電極間有試樣時的諧振Q值;
△Ci—有試樣時兩次衰減至諧振峰0.707時,,微調(diào)電容變化量,,單位為皮法(pF);
△C0——無試樣時兩次衰減至諧振峰0.707時,,微調(diào)電容變化量,,單位為皮法(pF);
Cx——試樣的并聯(lián)等值電容,,單位為皮法(pF),。
10.2.4 管狀試樣測試結(jié)果計算
10.2.4.1 試樣電容量按式(14)計算:
Cx=C1-C2…………………………(14)
式中:
C1——無試樣時,諧振電容量,;
C2——有試樣時,,諧振電容量。
10.2.4.2試樣介電常數(shù)按式(15)式(16)計算:
…………………………(15)
其中:…………………(16)
式中:
L——電極長度,,單位為厘米(cm),;
D1、D2——管外徑和內(nèi)徑,,單位為厘米(cm),。
10.2.4.3 損耗角正切值的計算
與Q表接線柱直接連線時按式(17)計算:
………………………(17)
當(dāng)高頻介質(zhì)損耗角測試儀與測微電極連接時按式(l8)計算:
………………………(18)
式中:
C1、Q1——無試樣時,,諧振電容量及Q值,;
C2、Q2——有試樣時,,諧振電容量及Q值,;
△Ci——有試樣時兩次衰減至諧振峰0.707時,,微調(diào)電容變化量,,單位為皮法(pF);
△C0——無試樣時兩次衰減至諧振峰0.707時,,微調(diào)電容變化量,,單位為皮法(pF)。
注:不同試驗環(huán)境對試驗結(jié)果的影響因素參見附錄B,。
10.3 試驗結(jié)果以每組試驗結(jié)果的中位數(shù)表示,,取兩位有效數(shù)字。
11,、介電常數(shù)測試儀試驗報告:
介電常數(shù)測試儀試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容:
a) 介電常數(shù)測試儀試樣編號,;
b) 本標準編號或本標準名稱;
c) 介電常數(shù)測試儀試驗結(jié)果
d) 實驗室溫度,、濕度,;
e) 介電常數(shù)測試儀試樣的規(guī)格,;
f) 測元件及電極尺寸;
g) 試樣和測試條件的調(diào)節(jié),;
h) 介電常數(shù)測試儀測量方法和測量電路,;
i) 介電常數(shù)測試儀試驗電壓及頻率;
j) 試驗者,;
k) 試驗日期,。
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