介電常數(shù)測(cè)試儀器

一、概述

        ZJD-B介電常數(shù)測(cè)試儀器是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷，還有復(fù)合材料等的一項(xiàng)重要的物理性質(zhì)，通過(guò)測(cè)定介質(zhì)損耗角正切tanδ及介電常數(shù)（ε），可進(jìn)一步了解影響介質(zhì)損耗和介電常數(shù)的各種因素，為提高材料的性能提供依據(jù)；儀器的基本原理是采用高頻諧振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗測(cè)試。它以單片計(jì)算機(jī)作為儀器的控制，測(cè)量核心采用了頻率數(shù)字鎖定，標(biāo)準(zhǔn)頻率測(cè)試點(diǎn)自動(dòng)設(shè)定，諧振點(diǎn)自動(dòng)搜索，Q值量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，數(shù)值顯示等新技術(shù)，改進(jìn)了調(diào)諧回路，使得調(diào)諧測(cè)試回路的殘余電感減至zui低，并保留了原Q表中自動(dòng)穩(wěn)幅等技術(shù)，使得新儀器在使用時(shí)更為方便，測(cè)量值更為精確。儀器能在較高的測(cè)試頻率條件下，測(cè)量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質(zhì)損耗，高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻，傳輸線的特性阻抗等。該儀器用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等單位對(duì)無(wú)機(jī)非金屬新材料性能的應(yīng)用研究。

     介電常數(shù)測(cè)試儀器遵從標(biāo)準(zhǔn)：GB/T5594.4-1985/GB/T 1409

二、的技術(shù)指標(biāo)

1．Q值測(cè)量

a．Q值測(cè)量范圍：5～999。

b．Q值量程分檔：30、100、300、999、自動(dòng)換檔。

c．標(biāo)稱誤差

      頻率范圍：25kHz～10mHz；

      固有誤差：≤5％±滿度值的2％；工作誤差：≤7％±滿度值的2％；

      頻率范圍：10MHz～50MHz；

      固有誤差：≤7％±滿度值的2％；工作誤差：≤10％±滿度值的2％。

2．電感測(cè)量

a．測(cè)量范圍：0.1μH～1H。

b．分    檔：分七個(gè)量程。

      0.1～1μH，    1～10μH，    10～100μH，

      0.1～lmH，     1～10mH，     10～100mH，   100 mH～1H。

3．電容測(cè)量

a．測(cè)量范圍：1～460pF(460pF以上的電容測(cè)量見(jiàn)使用規(guī)則)；

b．電容量調(diào)節(jié)范圍

      主調(diào)電容器：40～500pF；

      準(zhǔn)  確  度：150pF以下±1.5pF；150pF以上±1％；

      微調(diào)電容量：－3pF～0～＋3pF；

      準(zhǔn)  確  度：±0.2pF。

4．振蕩頻率

a．振蕩頻率范圍：25kHz～50MHz；

b．頻率分檔：

25～74kHz，    74～213kHz，    213-700kHz，    700kHz～1.95MHz，

1.95MHz～5.2MHz，    5.2MHz～17MHz，    17～50MHz。

c．頻率誤差：2×10-4±1個(gè)字。

5．Q合格指示預(yù)置功能，預(yù)置范圍：5～999。

6．儀器正常工作條件

a. 環(huán)境溫度：0℃～+40℃；

b．相對(duì)濕度：<80％；

c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。   

7．試樣尺寸

圓片形：厚度2+0.5mm，直徑為Φ30~40mm（ε<12時(shí)），Φ25~35mm（ε=12~30時(shí)），Φ15~20mm（ε>30時(shí)）

8．其他

a．消耗功率：約25W；

b．凈重：約7kg；

c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

三、實(shí)驗(yàn)步驟：

1．適用于110V/220V , 50Hz+0.5Hz交流電，使用前要檢查市電電壓是否合適，采用穩(wěn)壓電源，以保證測(cè)試條件的穩(wěn)定。

2．開(kāi)機(jī)預(yù)熱15分鐘，使儀器恢復(fù)正常狀態(tài)后才能開(kāi)始測(cè)試。

3．按部件標(biāo)準(zhǔn)制備好的陶瓷試樣，兩面用燒滲法被上銀層，并分別焊上一根Φ0.8mm，30~40mm長(zhǎng)的金屬引線。引線材料為銅，表面鍍銀并浸錫。

4．選擇適當(dāng)?shù)妮o助線圈插入電感接線柱。根據(jù)需要選擇振蕩器頻率，調(diào)節(jié)測(cè)試電路電容器使電路諧振。假定諧振時(shí)電容為C1，品質(zhì)因素為Q1。

5． 將被測(cè)樣品接在“CX"接線柱上。

6．再調(diào)節(jié)測(cè)試電路電容器使電路諧振，這時(shí)電容為C2，可以直接讀出Q2，并且Q2= Q1－△Q，。

7．用游標(biāo)卡尺量出試樣的直徑Φ和厚度d（分別在不同位置測(cè)得兩個(gè)數(shù)據(jù)，再取其平均值）。

8.方形式樣按其邊長(zhǎng)的4倍計(jì)算Φ值 

四、注意事項(xiàng)

1．圓片形試樣的尺寸（Φ=38mm+1mm，d=2mm+0.5mm）要符合公差要求，兩面燒滲銀層、浸錫及焊接引出線要符合技術(shù)條件。

2．電壓或頻率的劇烈波動(dòng)常使電橋不能達(dá)到良好的平衡，所以測(cè)定時(shí)，電壓和頻率要求穩(wěn)定，電壓變動(dòng)不得大于1%，頻率變動(dòng)不得大于0.5%。

3．電極與試樣的接觸情況，對(duì)tanδ的測(cè)試結(jié)果有很大影響，因此燒滲銀層電極要求接觸良好、均勻，而厚度合適。

4．試樣吸濕后，測(cè)得的tanδ值增大，影響測(cè)量精度，應(yīng)嚴(yán)格避免試樣吸潮。

5．在測(cè)量過(guò)程中，注意隨時(shí)檢查電橋本體屏蔽的情況，當(dāng)電橋真正達(dá)到平衡，“本體-屏蔽"開(kāi)關(guān)置于任何一邊時(shí)，檢查計(jì)光帶均應(yīng)zui小，而無(wú)大變化。

五、維修

     1．新購(gòu)儀器的檢查

       新購(gòu)的儀器能選用LKI-2電感組，將各個(gè)電感在各個(gè)不同頻率測(cè)試Q值，把測(cè)試的情況，例使用的電感號(hào)，測(cè)試頻率Q讀數(shù)，電容讀數(shù)等多次測(cè)得數(shù)及測(cè)試環(huán)境條件逐一詳細(xì)記錄，并把記錄保存起來(lái)，以供以后維修時(shí)作參考。

       LKI-2電感組是測(cè)試時(shí)作輔助電感用的，不能把這些電感當(dāng)作高精度的標(biāo)準(zhǔn)電感看待。隨著測(cè)試環(huán)境條件不同，測(cè)得電感器Q值和分布電容可能略有不同。

2．使用和保養(yǎng)

       是比較精密的阻抗測(cè)量?jī)x器，在合理使用和注意保養(yǎng)情況下，才能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定和較高的測(cè)試精度。

a．熟悉本說(shuō)明書(shū)，正確地使用儀器；

b．使儀器經(jīng)常保持清潔、干燥；

c．本儀器保用期為兩年，如發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障或失去準(zhǔn)確度，可以原封送回本廠，免費(fèi)修理。

附表一  LKI-2電感組

附：在測(cè)量Q值時(shí)附加說(shuō)明

3．電感組

      Q表是根據(jù)串聯(lián)諧振和電壓比值原理工作的，Q表的指示Q值是包括被測(cè)件的有效Q值及測(cè)試回路固有殘量在內(nèi)的整個(gè)諧振回路有效Q值，必須用Q表測(cè)試回路殘量修正Q表的指示Q值，這是Q表測(cè)量的一個(gè)重要特點(diǎn)。

附表二  各Q值均值回路指示值 和測(cè)試回路平均殘量修正系數(shù)表

Qe：標(biāo)準(zhǔn)有效Q值

      在一般情況下，Q表作為低精度儀器使用或利用Q表對(duì)線圈作比較測(cè)量時(shí)，可不必對(duì)殘量的影響進(jìn)行修正。

Q值測(cè)量誤差可按Q值參考標(biāo)準(zhǔn)不同分為二類(lèi)。

      我廠采用的一種是以Q表生產(chǎn)廠家所提供并經(jīng)計(jì)量部門(mén)審核的均值回路標(biāo)準(zhǔn)指示值Qen為參考標(biāo)準(zhǔn)，Q表指示Q值Qi的相對(duì)誤差由下式表示：

δQi=[(Qi-Qen)÷Qen]× 100％

式中Qi為標(biāo)有Qen值標(biāo)準(zhǔn)量具在Q表上的實(shí)際指示值。

注：修正系數(shù)主要用于用戶測(cè)量一個(gè)器件Q值時(shí)，根據(jù)指示的Qi值換算出較準(zhǔn)礎(chǔ)的Q值。

五、的交收檢驗(yàn)

1．檢驗(yàn)環(huán)境要求：

a．環(huán)境溫度：20℃±2℃  相對(duì)濕度<50％；

b．供電電源：220V±10V  50Hz±1Hz。

2．檢驗(yàn)設(shè)備要求：

a．設(shè)備應(yīng)在計(jì)量后的有效使用期內(nèi)。

3．Q值指示檢驗(yàn)

a．檢驗(yàn)設(shè)備：ZJD-A標(biāo)準(zhǔn)線圈一套；

b．把標(biāo)準(zhǔn)Q值線圈接入ZJD-A電感接線柱上；

c．選擇標(biāo)準(zhǔn)Q值線圈所規(guī)定的檢定頻率；

d．ZJD-B表的Q值讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)線圈的本機(jī)均值，Qen 間的相對(duì)誤差應(yīng)符合

二.1.C條固有誤差所規(guī)定。

本機(jī)均值系數(shù)見(jiàn)附表二。

4．調(diào)諧電容器準(zhǔn)確度檢驗(yàn)

a. 測(cè)試時(shí)應(yīng)斷開(kāi)Q表電源；

b．設(shè)備連接如圖五所示，連接線應(yīng)盡量短，盡可能減小分布電容；

                  圖五

c．電容測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)

   測(cè)試范圍：30-550pF、±5pF；

   測(cè)試精度：30-550pF±0.1％、±5pF±0.05pF；

d．調(diào)諧電容器刻度盤(pán)上指示值與電容測(cè)試儀指示值之間誤差應(yīng)符合二.3.b條規(guī)定。

5．頻率指示誤差檢驗(yàn)

a．設(shè)備連接如圖六所示

                   圖六

b．從后面板的頻率監(jiān)測(cè)端用BNC電纜連至頻率計(jì)數(shù)器輸入端；

c．頻率計(jì)數(shù)器技術(shù)要求

   測(cè)量范圍：10Hz-100MHz；

   測(cè)量誤差：<1×10-6；

   測(cè)量靈敏度：<30mV；

d．測(cè)試線要求：高頻電纜$YV-50-3；

e．Q表頻率指示值與頻率計(jì)數(shù)器讀數(shù)值間的誤差應(yīng)符合二.4.C條規(guī)定。

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