新型介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀滿足標(biāo)準(zhǔn)：GBT 1409-2006測量電氣緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法

BH916測試裝置（夾具）、GDAT型高頻Q表、數(shù)據(jù)采集和tanδ自動(dòng)測量控件（裝入GDAT)、及LKI-1型電感器組成，它依據(jù)國標(biāo)GB/T 1409-2006、美標(biāo)ASTM D150以及國際電工委員會(huì)IEC60250的規(guī)定設(shè)計(jì)制作。系統(tǒng)提供了緣材料的高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)自動(dòng)測量的解決方案。

1、《BH916介質(zhì)損耗裝置》(測試夾具)是測試系統(tǒng)的檢測部件，它由一個(gè)LCD數(shù)字顯示的微測量裝置和一對(duì)經(jīng)精密加工的、間距可調(diào)的平板電容器片組成。平板電容器片用于夾持被測材料樣品，微測量裝置則顯示被測材料樣品的厚度。通過被測材料樣品放進(jìn)平板電容器和不放進(jìn)樣品時(shí)的Q值變化的量化，測得緣材料的損耗角正切值。從平板電容器平板間距的讀值變化則可換算得到緣材料介電常數(shù)。BH916介質(zhì)損耗測試裝置是本公司研制的更新?lián)Q代產(chǎn)品，精密的加工設(shè)計(jì)、精的LCD數(shù)字讀出、一鍵式清功能，克服了機(jī)械刻度讀數(shù)誤差和圓筒形電容裝置不可避免的測量誤差

電感：
 
線圈號(hào)    測試頻率    Q值    分布電容p       電感值  
  9         100KHz      98       9.4           25mH
  8         400KHz     138       11.4        4.87mH
  7         400KHz    202       16           0.99mH
  6           1MHz     196       13          252μH
  5           2MHz     198       8.7        49.8μH
  4         4.5MHz    231       7             10μH 
  3          12MHz      193     6.9         2.49μH
  2          12MHz      229     6.4        0.508μH            
  1   25MHz，50MHz   233，211    0.9       0.125μH

GDAT高頻 Q 表采用了多項(xiàng)技：

雙掃描技 - 測試頻率和調(diào)諧電容的雙掃描、自動(dòng)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(dòng)化測量技 -對(duì)測試件實(shí)施 Q 值、諧振點(diǎn)頻率和電容的自動(dòng)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(hào)源頻率、諧振指針。
DDS 數(shù)字直接合成的信號(hào)源 -信源的高葆真，頻率的高、幅度的高穩(wěn)定。

 新型介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀主要技特性  

Q 值測量范圍  2 ～ 1023
固有誤差  ≤ 5 ％
工作誤差  ≤7％
電感測量范圍  4.5nH ～ 140mH 
電容直接測量范圍  1 ～ 200pF 
主電容調(diào)節(jié)范圍  18 ～ 220pF 
主電容調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度   ± 1 ％ 
信號(hào)源頻率覆蓋范圍  100kHz ～ 160MHz 
頻率分段 （ 虛擬 ）  100  ～ 160MHz 
頻率指示誤差  3 × 10 -5 ± 1 個(gè)字 

BD916介質(zhì)損耗測試裝置技特性

平板電容器： 片尺寸：Φ50mm/Φ38mm 可選 　　　　　
片間距可調(diào)范圍：≥15mm
2. 夾具插頭間距：25mm±0.01mm
3. 夾具損耗正切值≤4×10-4 （1MHz）
4．測微桿分辨率：0.001mm
 

使用方法

高頻Q表是多用途的阻測量儀器，為了測量，除了使Q表測試回路本身殘余參量盡可能地小，使耦合回路的頻響盡可能地好之外，還要掌握正確的測試方法和殘余參數(shù)修正方法。

1．測試注意事項(xiàng)

a．本儀器應(yīng)水平安放；

b．如果你需要較地測量，請(qǐng)接通電源后，預(yù)熱30分鐘；

c．調(diào)節(jié)主調(diào)電容或主調(diào)電容數(shù)碼開關(guān)時(shí)，當(dāng)接近諧振點(diǎn)時(shí)請(qǐng)緩調(diào)；

d．被測件和測試電路接線柱間的接線應(yīng)盡量短，粗，并應(yīng)接觸良好、，以減少因接線的電阻和分布參數(shù)所帶來的測量誤差；

e．被測件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，要時(shí)可用低損耗的緣材料如聚苯乙烯等做成的襯墊物襯墊；

f．手不得靠近試件，以免人體感應(yīng)影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應(yīng)連接在低電位端的接線柱。

2．高頻線圈的Q值測量（基本測量法）

測量電氣緣材料在工頻、音頻、高頻
(包 括 米 波 波 長 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量
本 標(biāo) 準(zhǔn) 適用于測量液體、易熔材料以及固體材料。測試結(jié)果與某些物理?xiàng)l件有關(guān)，例如頻率、溫度、
濕度，在情況下也與電場強(qiáng)度有關(guān)
有 時(shí)在 過 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
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)和直流電阻率的測量
3 語和定義
下列 語 和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3. 1
相對(duì) 電 容 率 relativep ermittivity
C丁
電 容 器 的電之間及電周圍的空間充以緣材料時(shí)，其電容 Cx與同樣電構(gòu)形的真空電
容C 之比:
? ”” ·············。··?(1)
式 中 :
E,— 相 對(duì)電容率;
CX — 充有緣材料時(shí)電容器的電電容;
C — 真 空中電容器的電電容。
在標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣壓下，二氧化碳的于燥空氣的相對(duì)電容率。「等于1.00 0.7 3。因此，用這種電構(gòu)
形在空氣中的電容C。來代替C?測量相對(duì)電容率。r時(shí)，也有的。在 一 個(gè) 測量系統(tǒng)中，緣材料的電容率是在該系統(tǒng)中緣材料的相對(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.
假如測量電路依據(jù)串聯(lián)元件來產(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)地緣及元件之間相互緣;
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)?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)材料須在所使用的頻率下測量其介質(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)化和電導(dǎo)而產(chǎn)生，醉重要的變化是性分子引起的偶
子化和材料的不均勻性導(dǎo)致的界面化所引起的。
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，這取決于在測量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)醉大值位置。
4.2. 3 濕度
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。因此試驗(yàn)前和試驗(yàn)時(shí)對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行控制是不可少的
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 電場強(qiáng)度
存 在 界 面化時(shí)，自由離子的數(shù)目隨電場強(qiáng)度而增加，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)與電場強(qiáng)度無關(guān)
5 試樣和電
5.1 固體緣材料
5.1.1 試樣的幾何形狀
測定 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 定 電容率需要較高時(shí)，誤差來自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚
度應(yīng)大，以滿足測量所需要的。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%的來講，1.5 mm的厚度就了，但是對(duì)于更高，采用較厚的試樣，例如
6 mm-12 mm 測量厚度須使測量點(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，則可用稱量法測定厚度選取試樣的面積時(shí)應(yīng)能提供滿足要求的試樣
電容。測量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 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，即被測電容和該
電阻的乘積要盡可能小同樣，被測電容對(duì)總電容的比值要盡可能地大表示導(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 電系統(tǒng)
5. 1.2. 1 加到試樣上的電
電 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)電對(duì)齊時(shí)，其中一個(gè)
電應(yīng)比另一個(gè)電大些。已經(jīng)加有電的試樣應(yīng)放置在兩個(gè)金屬電之間，這兩個(gè)金屬電要比試
樣上的電稍小些。對(duì)于平板形和圓柱形這兩種不同電結(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)的測量，這種類型的電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〕所示的電系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻
5.1.2.2 試樣上不加電
表 面 電導(dǎo) 率很低的試樣可以不加電而將試樣插人電系統(tǒng)中測量，在這個(gè)電系統(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 或圓柱形電結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式由表3給出。
下 面 兩 種型式的電裝置合適
5. 1.2.2. 1 空氣填充測微計(jì)電
當(dāng)試 樣 插 人和不插人時(shí)，電容調(diào)節(jié)到同一個(gè)值，不需進(jìn)行測量系統(tǒng)的電氣校正就能測定電容
率。電系統(tǒng)中可包括保護(hù)電
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)行測量，這種測量與試樣厚度測量的關(guān)系不大。當(dāng)相繼采用兩種流體時(shí)，試樣厚度和電系統(tǒng)的尺寸可以從計(jì)算公式中
消去
試樣 為 與 試驗(yàn)池電直徑相同的圓片，或?qū)y微計(jì)電來說，試樣可以比電小到使邊緣效應(yīng)
忽略不計(jì)在測微計(jì)電中，為了忽略邊緣效應(yīng)，試樣直徑約比測微計(jì)電直徑小兩倍的試樣厚度。