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        關于GBT1693介電常數及介質損耗測試儀的詳細介紹

        更新時間:2018-08-22      點擊次數:7120

        機臺型號:ZJD-B ZJD-C QS37

        ZJD-C型介電常數介質損耗測試儀

        一、概述:

            ZJD-C型介電常數介質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高的160MHz.ZJD-C介電常數介質損耗測試儀采用了多項技術。

        雙掃描技術 - 測試頻率和調諧電容的雙掃描、自動調諧搜索功能。

        雙測試要素輸入 - 測試頻率及調諧電容值皆可通過數字按鍵輸入。

        雙數碼化調諧 - 數碼化頻率調諧,數碼化電容調諧。

        自動化測量技術 -對測試件實施 Q 值、諧振點頻率和電容的自動測量。

        全參數液晶顯示 – 數字顯示主調電容、電感、 Q 值、信號源頻率、諧振指針。

        DDS 數字直接合成的信號源 -確保信源的高葆真,頻率的高、幅度的高穩定。

        計算機自動修正技術和測試回路*化 —使測試回路 殘余電感減至低,** Q 讀數值在不同頻率時要加以修正的困惑。

        二、主要技術特性:

        *1.信號源: DDS數字合成信號 100KHZ-160MHZ

        *2.信號源頻率精度3×10-5 ±1個字,6位有效數

        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.主電容調節范圍: 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.合格指示預置功能范圍:5~1000

        11.環境溫度:0℃~+40℃;

        12.消耗功率:約25W;電源:220V±22V,50Hz±2.5Hz。

        13. S916(數顯)介電常數εr和介質損耗因數tanδ測試裝置:

        數顯式微桿,平板電容器:

        極片尺寸: 38mm

        極片間距可調范圍:≥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 ≥ 15mm 

        *液體杯:測量極片直徑 Φ38mm; 液體杯內徑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介質損耗測試儀相關標準

         

        硫化橡膠介電常數和介質損耗角

        正切值的測定方法

        警告:使用本標準的人員應有正規實驗室工作的實踐經驗。本標準并未指出所有可能的安全問題。使用者有責任采取適當的安全和健康措施,并保證符合國家有關法規規定的條件。

         

        1范圍

        本標準規定了介電常數和介質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(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協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節通用程序(GB/T 2941-2006,ISO 23529:2004,IDT)

         

        3術語和定義

        下列術語和定義適用于本標準。

        3.1

        介質損耗 dielectric loss

        絕緣材料在電場作用下,由于介質電導和介質極化的滯后效應,在其內部引起的能量損耗。

        3.2

        損耗角 δloss angleδ

        在交變電場下,電介質內流過的電流向量和電壓向量之間的夾角(功率因數角φ)的余角(δ)。

        3.3

        損耗角正切 tanδ loss tangentδ

        介質損耗因數 dielectric loss factor

        介質損耗角正切值。

        3.4

        介電常數 εdielectric constant

        絕緣材料在電場作用下產生極化,電容器極板間有電介質存在時的電容量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

        規格要求

        適應范圍

        鋁箔和錫箔

        鋁箔和錫箔應退火,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

        導電橡膠

        體積電阻系數不大于300Ω·cm(交流),邵爾A硬度為40~60,表面應光滑

        接觸電極用

        表面可鍍防腐蝕的金屬層,但鍍層應均勻一致,工作面粗糙度Ra值應不低于3.2

        一般做輔助電極用,對軟質膠可直接作接觸電極用

        導電粉末

        石墨粉,銀粉,銅粉等

        管狀試樣內電極用

        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。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,根據測試頻率與測試要求可用支架電極(如圖4),當頻率大于或等于1MHz且小于10MHz時,宜用測微電極(如圖5);當頻率大于或等于10MHz時,應用測微電極。

         

        1——上蓋螺釘;

        2——上蓋板;

        3——升降螺桿;

        4——上電極導軌;

        5——螺帽;

        6——導筒;

        7——導槽螺釘;

        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——可調電容;

        L——諧振線圈;

        CT——管形微調電容;

        Cu——主電容;

        Cx——試樣。

        圖 8 高頻介質損耗儀原理圖

         

        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

        軟質橡膠1.0±0.1

        硬質橡膠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,φ50、φ100

        正方形:邊長100

        軟質橡膠1.0±0.1

        硬質橡膠2.0±0.2

        管狀

        管長50,管長70

        6.2 試樣的制備

        試樣的制備應符合GB/T 2941的規定,也可以在符合試樣厚度尺寸的膠板上用旋轉刀進行裁切,制樣方法的不同,其試驗結果無可比性。

        6.3 試樣數量

        試樣的數量不少于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的規定執行。

         

         

        8試驗條件

        8.1 試樣表面應清潔、平滑,無裂紋、氣泡和雜質等,試樣表面應用蘸有無水乙醇的布擦洗。

        8.2 試樣應在標準實驗室溫度及濕度下至少調節24h。

        8.3當試樣處理有特殊要求時,可按其產品標準規定的進行。

         

        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 按設備說明書正確的連接。

        9.1.3 接通電源預熱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表的操作規程調整儀器,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,并調節電容器C,使電路諧振,達到大Q值記下調諧電容量C2和Q2的值。

        9.2.3 將試樣從測試電極中取出,調節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,并根據測試值計算出損耗角tanδ與介電常數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ε。

         

        10試驗結果

        10.1 方法A

        10.1.1 介質損耗角正切值(tanδ)可在電橋上直接讀數,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(ε)的計算見表6。

        表 6 介電常數的計算

        tanδ

        板狀試樣

        管狀試樣

        ≤0.1

        …………(2)

        …………(3)

        >0.1

        …………(4)

        …………(5)

        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);

        ……………………………(6)

         

        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 管內徑,單位為厘米(cm);

        g  測量電極與環電極間距,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

        應用支架電極時按式(7)計算:

        Cx=C1-C2+Ca…………………………………(7)

         

        應用測微電極時按式(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)

         

        當電極直徑為38mm時,則Ca=1/d

        式中:

        Cx——試樣的并聯等值電容,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ε的計算

        按式(11)計算:

        ………………………(11)

         

        式中:

        Cx——試樣的并聯等值電容,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,微調電容變化量,單位為皮法(pF);

        Cx——試樣的并聯等值電容,單位為皮法(pF)。

        10.2.4 管狀試樣測試結果計算

        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)

         

        當高頻介質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,微調電容變化量,單位為皮法(pF)。

        注:不同試驗環境對試驗結果的影響因素參見附錄B。

        10.3 試驗結果以每組試驗結果的中位數表示,取兩位有效數字。

         

        11、介電常數測試儀試驗報告

        介電常數測試儀試驗報告應包括以下內容:

        a) 介電常數測試儀試樣編號;

        b) 本標準編號或本標準名稱;

        c) 介電常數測試儀試驗結果

        d) 實驗室溫度、濕度;

        e) 介電常數測試儀試樣的規格;

        f) 測元件及電極尺寸;

        g) 試樣和測試條件的調節;

        h) 介電常數測試儀測量方法和測量電路;

        i) 介電常數測試儀試驗電壓及頻率;

        j) 試驗者;

        k) 試驗日期。

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