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      目錄:北京智德創(chuàng)新儀器設(shè)備有限公司>>介電常數(shù)測試儀>>介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀>> 介電常數(shù)測試儀器

      介電常數(shù)測試儀器
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      ≥1
      具體成交價以合同協(xié)議為準(zhǔn)
      • 品牌 ZHIDECHUANGXIN
      • 型號
      • 廠商性質(zhì) 生產(chǎn)商
      • 所在地 北京市
      屬性

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      更新時間:2022-12-07 13:54:34瀏覽次數(shù):577評價

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      介電常數(shù)測試儀器是電介質(zhì)材料極其重要的性質(zhì)。在實際應(yīng)用中,電介質(zhì)材料的介電系數(shù)和介質(zhì)損耗是非常重要的參數(shù)。例如,制造電容器的材料要求介電系數(shù)盡量大,而介質(zhì)損耗盡量小。相反地,制造儀表絕緣器件的材料則要求介電系數(shù)和介質(zhì)損耗都盡量小。
      介電常數(shù)測試儀器
      介電特性是電介質(zhì)材料極其重要的性質(zhì)。在實際應(yīng)用中,電介質(zhì)材料的介電系數(shù)和介質(zhì)損耗是非常重要的參數(shù)。例如,制造電容器的材料要求介電系數(shù)盡量大,而介質(zhì)損耗盡量小。相反地,制造儀表絕緣器件的材料則要求介電系數(shù)和介質(zhì)損耗都盡量小。而在某些特殊情況下,則要求材料的介質(zhì)損耗較大。所以,通過測定介電常數(shù)(e)及介質(zhì)損耗角正切(tgd),可進一步了解影響介質(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)。

      一、實驗?zāi)康模?/strong>
      1、探討介質(zhì)極化與介電常數(shù)、介質(zhì)損耗的關(guān)系;
      2、了解高頻Q表的工作原理;
      3、掌握室溫下用高頻Q表測定材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值。

      二、介電常數(shù)測試儀器實驗原理
      按照物質(zhì)電結(jié)構(gòu)的觀點,任何物質(zhì)都是由不同的電荷構(gòu)成,而在電介質(zhì)中存在原子、分子和離子等。當(dāng)固體電介質(zhì)置于電場中后會顯示出一定的極性,這個過程稱為極化。對不同的材料、溫度和頻率,各種極化過程的影響不同。
      1、介電常數(shù)(e):某一電介質(zhì)(如硅酸鹽、高分子材料)組成的電容器在一定電壓作用下所得到的電容量Cx與同樣大小的介質(zhì)為真空的電容器的電容量Co之比值,被稱為該電介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)。

      式中:Cx —電容器兩極板充滿介質(zhì)時的電容;
      Co —電容器兩極板為真空時的電容;
      e —電容量增加的倍數(shù),即相對介電常數(shù)
      介電常數(shù)的大小表示該介質(zhì)中空間電荷互相作用減弱的程度。作為高頻絕緣材料,e要小,特別是用于高壓絕緣時。在制造高電容器時,則要求e要大,特別是小型電容器。
      在絕緣技術(shù)中,特別是選擇絕緣材料或介質(zhì)貯能材料時,都需要考慮電介質(zhì)的介電常數(shù)。此外,由于介電常數(shù)取決于極化,而極化又取決于電介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和分子運動的形式。所以,通過介電常數(shù)隨電場強度、頻率和溫度變化規(guī)律的研究,還可以推斷絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)。
      2.介電損耗(tgd):指電介質(zhì)材料在外電場作用下發(fā)熱而損耗的那部分能量。在直流電場作用下,介質(zhì)沒有周期性損耗,基本上是穩(wěn)態(tài)電流造成的損耗;在交流電場作用下,介質(zhì)損耗除了穩(wěn)態(tài)電流損耗外,還有各種交流損耗。由于電場的頻繁轉(zhuǎn)向,電介質(zhì)中的損耗要比直流電場作用時大許多(有時達到幾千倍),因此介質(zhì)損耗通常是指交流損耗。
      在工程中,常將介電損耗用介質(zhì)損耗角正切tgd來表示。tgd是絕緣體的無效消耗的能量對有效輸入的比例,它表示材料在一周期內(nèi)熱功率損耗與貯存之比,是衡量材料損耗程度的物理量。
      tg
      式中:ω —電源角頻率;
      R —并聯(lián)等效交流電阻;
      C —并聯(lián)等效交流電容器
      凡是體積電阻率小的,其介電損耗就大。介質(zhì)損耗對于用在高壓裝置、高頻設(shè)備,特別是用在高壓、高頻等地方的材料和器件具有特別重要的意義,介質(zhì)損耗過大,不僅降低整機的性能,甚至?xí)斐山^緣材料的熱擊穿。
      3、Q值:tgd的倒數(shù)稱為品質(zhì)因素,或稱Q值。Q值大,介電損失小,說明品質(zhì)好。所以在選用電介質(zhì)前,必須首先測定它們的e和tgd。而這兩者的測定是分不開的。
      通常測量材料介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切的方法有二種:交流電橋法和Q表測量法,其中Q表測量法在測量時由于操作與計算比較簡便而廣泛采用。本實驗主要采用的是Q表測量法。
      4、陶瓷介質(zhì)損耗角正切及介電常數(shù)測試儀:它由穩(wěn)壓電源、高頻信號發(fā)生器、定位電壓表CBl、Q值電壓表CB2、寬頻低阻分壓器以及標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電容器等組成(圖2)。工作原理如下:高頻信導(dǎo)發(fā)生器的輸出信號,通過低阻抗耦合線圈將信號饋送至寬頻低阻抗分壓器。輸出信號幅度的調(diào)節(jié)是通過控制振蕩器的簾柵極電壓來實現(xiàn)。當(dāng)調(diào)節(jié)定位電壓表CBl指在定位線上時,Ri兩端得到約l0mV的電壓(Vi)。當(dāng)Vi調(diào)節(jié)在一定數(shù)值(10mV)后,可以使測量Vc的電壓表CB2直接以Q值刻度,即可直接的讀出Q值,而不必計算。另外,電路中采用寬頻低阻分壓器的原因是:如果直接測量Vi必須增加大量電子組件才能測量出高頻低電壓信號,成本較高。若使用寬頻低阻分壓器后則可用普通電壓表達到同樣的目的。

      圖1 Q表測量電路圖
      經(jīng)推導(dǎo)(1) 介電常數(shù):
       (1)
      式中:C1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電容量;
      C2—樣品測試的電容量;
      d—試樣的厚度(cm);
      Φ—試樣的直徑(cm);
      (2) 介質(zhì)損耗角正切:
       (2)
      式中:Q1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的Q值;
      Q2—樣品測試的Q值;
      (3) Q值:
       (3)

      三、實驗儀器及設(shè)備
      1、儀器設(shè)備:
      (1) Q表測試儀、電感箱、樣品夾具等;
      (2) 千分游標(biāo)卡尺;
      2、樣品要求:圓形片:厚度2±0.5mm,直徑為Φ38±1mm。

      四、實驗步驟
      1、本儀器適用于110V/220V,50Hz交流電,使用前要檢查電壓情況,以保證測試條件的穩(wěn)定。
      2、開機預(yù)熱15分鐘,使儀器恢復(fù)正常狀態(tài)后才能開始測試。
      3、按部件標(biāo)準(zhǔn)制備好的測試樣品,兩面用特種鉛筆或?qū)щ娿y漿涂覆,使樣品兩面都各自導(dǎo)電,但南面之間不能導(dǎo)通,備用。
      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)測試電路電容器使電路諧振。假定諧振時電容為C1,品質(zhì)因素為Q1。
      5、將被測樣品接在Cx接線柱上。
      6、再調(diào)節(jié)測試電路電容器使電路諧振,這時電容為C2,可以直接讀出Q2。
      7、用游標(biāo)卡尺量出試樣的直徑Φ和厚度d(分別在不同位置測得兩個數(shù)據(jù),再取其平均值)。

      五、結(jié)果處理:
      1、e和tgd測定記錄:
      實驗數(shù)據(jù)按表要求填寫。
      序  號12345
      試樣厚度




      試樣直徑






      數(shù)
      據(jù)
      C1




      C2




      Q1




      Q2






      結(jié)
      e




      tgd




      平均值e = tgd=
      2、計算:
      根據(jù)表格中測得的數(shù)據(jù),按公式(1)、(2)分別計算各個數(shù)值。

      六、注意事項
      (1) 電壓或頻率的劇烈波動常使電橋不能達到良好的平衡,所以測定時,電壓和頻率要求穩(wěn)定,電壓變動不得大于1%,頻率變動不得大于0.5%。
      (2) 電極與試樣的接觸情況,對tgδ的測試結(jié)果有很大影響,因此涂銀導(dǎo)電層電極要求接觸良好、均勻,而厚度合適。
      (3) 試樣吸濕后,測得的tgδ值增大,影響測量精度,應(yīng)當(dāng)嚴格避免試樣吸潮。
      (4) 在測量過程中,注意隨時電橋本體屏蔽的情況,當(dāng)電橋真正達到平衡,“本體-屏蔽"開關(guān)置于任何一邊時,檢查計光帶均應(yīng)最小,而無大變化。

      七、思考:
      1、測試環(huán)境對材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值有何影響,為什么?
      2、試樣厚度對介電常數(shù)的測量有何影響,為什么?
      3、電場頻率對極化、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗有何影響,為什么?

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