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介電常數(shù)測試儀使用方法
閱讀：3816發(fā)布時間：2014-9-18
介電常數(shù)測試儀
4 介電常數(shù)測試儀使用方法
4.1 ZJD-B介電常數(shù)測試儀裝置圖示：
1 圓筒電容器,。 2 平板電容器,。 3圓筒測微桿,。
4 平板測微桿,。 5 圓筒測微頭,。
4.2 被測樣品的準備：
被測樣品要求為圓形,，直徑38~42 mm配ZJD-B。這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場引起的誤差的有效辦法,。樣品厚度可在1~5mm之間,，如太薄或太厚則測試精度就會下降，樣品要盡可能平直。
注意：在操作中要十分注意樣品的清潔,，要戴手套或用鑷子取放樣品,。
下面推薦一種能提高測試性的方法：準備二片厚0.05mm的圓形錫膜。直徑和平板電容器極片一致,，錫膜兩面均勻地涂上一層薄薄的凡士林,，它起粘附作用，又能排除接觸面之間殘余空氣,。把錫膜再粘在平板電容器兩個極片上,，粘好后，極片呈鏡面狀為佳,。然后,，放上被測樣品。
4.3 介電常數(shù)測試儀測試前準備：
先要詳細了解本裝置配用Q表的使用方法,，操作時,，要避免人體感應(yīng)的影響，即調(diào)節(jié)本裝置時,，手臂盡可能離開本裝置,。
持不變。試樣電容近似于△C,，即是可變電容器電容的變化量,。
測量誤差主要來自二次指示器的標定刻度，以及在連線中尤其是在可變電容器和試樣的連線中所引入的阻抗,。
4.3.1 檢查Q表是否正常工作
a ) 將250-100μH電感器（一般先用250μH）,，接在Q表“Lx”接線柱上。
b) 頻率調(diào)至1MHz,。
c ) 微調(diào)電容器置于“0pF”處（ZJD-B無微調(diào)電容）,，調(diào)節(jié)主調(diào)電容器，使其諧振,，Q值應(yīng)指示在160左右,，調(diào)諧電容值刻度在100pF附近，表示Q表處于正常工作狀態(tài),。
4.4 國標GB/T 1409-2006,，推薦Q表法測試絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)和介電常數(shù)程序：
4.4.1 先完成4.3規(guī)定的測試前準備基礎(chǔ)上進行正常測試。
4.4.2 把本測試裝置ZJD-B插到Q表測試回路的“Cx”二個端子上（如下圖）,。把圓筒電容器置于12.5mm處,，平板電容器置于3 mm處。
4.4.3 把被測樣品放置于二極片之間,，到二極片夾住樣品止,。
4.4.4 調(diào)節(jié)Q表的調(diào)諧電容器,，使其諧振，此時讀取Q值記為Qt,，調(diào)諧電容的刻度記為Ct,。
4.4.5 松開平板電容器極片，取出被測樣品,，但平板電容器仍在置于有樣品時的刻度處,，保持極片距離和有樣品時一致。
4.4.6 再次調(diào)節(jié)Q表的調(diào)諧電容器,，再次諧振，此時讀取的Q值為Qo（Qo總是比Qt高,，對絕緣材料,，二者較接近，要仔細調(diào)諧,并要利用Q表的Q記憶功能,，得到正確的Q值）,。調(diào)諧電容的刻度記為C0（C0總是比Ct大）對低介電常數(shù)材料，電容變化值（ΔC）較小,，可考慮使用Q表的ΔC調(diào)節(jié)旋鈕或用ZH914,ZH915測試裝置上圓筒電容器的讀數(shù)變化換算成ΔC,，以提高測試精度。
4.4.7試樣的損耗因數(shù)計算公式為：
試樣的介電常數(shù)測試儀計算公式為：
式中：
C0：電路中的總電容,，包括電壓表以及電感線圈本身的電容,，一般以無試樣時，Q表諧振電容值為C0（即Q表調(diào)諧電容指示值）,。
△C：是移除試樣后再諧振時電容值（C0）與有樣品時調(diào)諧電容值（C0）之差,，即：△C= C0- Ct（有試樣時測得電容值）
Cp：極片空氣介質(zhì)結(jié)構(gòu)電容，Cp= r 2 /3.6d ,式中r為測試夾具平板電極的半經(jīng),，對ZJD-B而言r =1.9,。所以當用厚度(d)為2mm樣品測試時，用ZJD-B測Cp=5pF,。同樣可以查看附圖1板間隙曲線得到Cp值,。
Qt：有試樣時測得Q值。 Qo：無試樣時測得Q值,。
4.5 另一種介質(zhì)損耗因數(shù)和介電常數(shù)測試儀方法（變電納法）：
4.5.1調(diào)節(jié)平板電容器測微桿,，使二極片相接為止，讀取刻度值記為D0,。這時測微桿應(yīng)處在0mm處附近,。
4.5.2再松開二極片，把被測樣品插入二極片之間,，調(diào)節(jié)平板電容器測微桿,，到二極片夾住樣品止。這時能讀取新的刻度值，記為D1,，這時樣品厚度D2=D1-D0,。
4.5.3把圓筒電容器置于10mm處。
4.5.4設(shè)置Q表的測試頻率,，例如1MHz,，調(diào)節(jié)Q表調(diào)諧電容，使之諧振,，讀得Q值,。
4.5.5 先順時針方向，后逆時針方向,，調(diào)節(jié)圓筒電容器,，讀取當Q表指示Q值為原值的一半時測微桿上二個刻度值，取這二個值之差,，記為M1,。舉例：諧振時Q值為200，先順時針方向轉(zhuǎn),，Q值下降呈100時,，圓筒刻度計為8mm，再逆時針轉(zhuǎn)至再次出現(xiàn)Q值降至100時,，刻度計為11mm,，測二值之差M1=3。
4.5.6再調(diào)節(jié)圓筒電容器,，使Q表再次諧振,。即圓筒電容器重新回到10mm處。
4.5.7取出平板電容器中的樣品,，這時Q表又失諧,，調(diào)節(jié)平板電容器，使再諧振,，讀取測微桿上的讀值D3,，其變化值為D4=D3-D0。
4.5.8 和4.4.5款操作一樣,，得到新的二個值之差,，記為M2，M2總比M1小,。
4.5.9 計算測試結(jié)果：
被測樣品的介電常數(shù)：
∑=D2/D4
被測樣品的介質(zhì)損耗因數(shù)：
tanδ=K（M1-M2）/2Cp
式中：K為圓筒電容器線性變化率,，應(yīng)為0.33/mm。
Cp 見附圖1
一般按以上公式計算的結(jié)果,，其精度和重復(fù)性是能滿足的,。但對介電常數(shù)大的被測樣品（即樣品從平板樣品放入和取出平板電容器刻度值變化較大）,，邊緣效應(yīng)電容對測試會有較顯著的影響。這時可按下列公式計算：
∑=（C2+CF2-CF）/C1
tanδ=K（M1-M2）/3.46（C2+CF2-CF1）
式中：C1=D1刻度時平板電容器空氣介質(zhì)電容量（見附圖一）
C2=D3刻度時平板電容器空氣介質(zhì)電容量（見附圖一）
CF1=D1刻度時的邊緣效應(yīng)電容量（見附圖二）
CF2=D3刻度時的邊緣效應(yīng)電容量（見附圖二）
4.6附錄：國標GB/T 1409-2006“測量電氣絕緣材料在工頻,，音頻,，高頻下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)”和美標ASTD D150的測試方法摘錄如下：
介電常數(shù)測試儀諧振法（Q表法）
諧振法或Q表法是在10kHz～100MHz的頻率范圍內(nèi)使用。它的原理是基于在一個諧振電路中感應(yīng)一個已知的弱小電壓時,，測量在該電路出現(xiàn)的電壓,。下圖表示這種電路的常用形式，在線路中通過一個共用電阻R將振蕩器信號耦合到調(diào)諧回路上,，也可用其他的耦合方法,。
介電常數(shù)測試儀諧振法的電原理圖
操作程序是在規(guī)定的頻率下將輸入電壓或電流調(diào)節(jié)到一個已知值，然后調(diào)節(jié)諧振電路達到zui大諧振,，觀察此時的電壓Uo(相應(yīng)為Qo),。然后將試樣接到相應(yīng)的接線端上，再調(diào)節(jié)可變電容使電路重新諧振,，觀察新的電壓U1（相應(yīng)為Qt）的值。
持不變,。試樣電容近似于△C,，即是可變電容器電容的變化量。
測量誤差主要來自二次指示器的標定刻度,，以及在連線中尤其是在可變電容器和試樣的連線中所引入的阻抗,。
4.7 介電常數(shù)測試儀其他應(yīng)用使用方法：
使用本測試裝置和Q表配用，對絕緣材料以及其它高阻性能的薄材,，例如：紙張,、木材、粉壓片料等,，進行相對測量,。其測試方法就非常簡便、實用,。采取被測樣品和標準樣品相比較方法,，就能靈敏地區(qū)別二者之間的細微差別，例如含水量,，配用原料變動等等,。
測試時先把標準樣品放入平板電容器，調(diào)節(jié)Q表頻率,，諧振后讀得Q值,。再換上被測樣品，調(diào)節(jié)圓筒電容器,，再諧振,，看Q值變化,，如Q值變化很小，說明標準樣品和被測樣品高頻損耗值一致,，反之,，說明二者性能有區(qū)別，如圓筒電容器調(diào)節(jié)不能再諧振,，通過調(diào)節(jié)Q表頻率才能諧振,，且頻率變化較大。說明被測樣品和標準樣品的配用原材料使其介電常數(shù)相差很大,。
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