概述:
介電常數(shù)測試儀(阻抗分析儀)器的基本原理是采用高頻諧振法,并提供了通用、多用途、多量程的阻抗測試。它以單片計算機控制儀器,測量核心采用了頻率數(shù)字鎖定、標準頻率測試點自動設定、諧振點自動搜索、Q值量程自動轉換、數(shù)值顯示等新技術,改進了調諧回路,使得調諧測試回路的殘余電感減至0低,并保留了原Q表中自動穩(wěn)幅等技術,使得新儀器在使用時更為方便,測量時更為精確。儀器能在較高的測試頻率條件下,測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。
介電常數(shù)測試儀(阻抗分析儀)是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷,還有復合材料等的一項重要的物理性質,通過測定介質損耗角正切tanδ及介電常數(shù)(ε),可進一步了解影響介質損耗和介電常數(shù)的各種因素,為提高材料的性能提供依據(jù)。
適用領域:
該儀器可以用于科研機關,學校,例如一些科研院所,大專院?;蛴嬃繙y試部門的實驗室需要用介電常數(shù)測試儀對絕緣材料的介電常數(shù)進行測試;同時也適用于工廠或單位,例如一些工廠對無機非金屬新材料性能的應用進行研究,另外在電力、電工、化工等領域,如:電廠、電業(yè)局實驗所、變壓器廠、電容器廠、絕緣材料廠、煉油廠等單位對固體及液體絕緣材料的介質損耗和相對介電常數(shù)ε的質量檢測等等。
技術參數(shù):
信號源頻率范圍:DDS數(shù)字合成 10KHz-70MHz
Q測量范圍:1-1000自動/手動量程
信號源頻率覆蓋比:6000:1
Q分辨率: 4位有效數(shù),分辨率0.1
信號源頻率精度:3×10-5 ±1個字,6位有效數(shù)
Q測量工作誤差:<5%
電感測量范圍:15nH-8.4H,4位有效數(shù),分辨率0.1nH
調諧電容:主電容30-500PF
電感測量誤差:<5%
調諧電容誤差和分辨率:±1.5P或<1%
標準測量頻點:全波段任意頻率下均可測試
Q合格預置范圍:5-1000聲光提示
諧振點搜索:自動掃描
Q量程切換:自動/手動
諧振指針:LCD顯示
LCD顯示參數(shù):F,L,C,Q,波段等
夾具工作特性
1.平板電容器:
極片尺寸:Φ50mm/Φ38mm可選
極片間距可調范圍:≥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
介電常數(shù)與耗散因數(shù)間的關系
介電常數(shù)又稱電容率或相對電容率, 是表征電介質或絕緣材料電 性能的一個重要數(shù)據(jù),常用 ε 表示。 介質在外加電場時會產(chǎn)生感應 電荷而削弱電場,原外加電場(真空中)與最終介質中電場比值即為介 電常數(shù)。其表示電介質在電場中貯存靜電能的相對能力, 例如一個電 容板中充入介電常數(shù)為 ε 的物質后可使其電容變大 ε 倍。介電常數(shù)愈 小絕緣性愈好。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場中, 場的強度會在 電介質內有可觀的下降。介電常數(shù)還用來表示介質的極化程度, 宏觀 的介電常數(shù)的大小, 反應了微觀的極化現(xiàn)象的強弱。氣體電介質的極 化現(xiàn)象比較弱,各種氣體的相對介電常數(shù)都接近1 ,液體、固體的介 電常數(shù)則各不相同,而且介電常數(shù)還與溫度、電源頻率有關
有些物質介電常數(shù)具有復數(shù)形式, 其實部即為介電常數(shù), 虛數(shù)部 分常稱為耗散因數(shù)。
通常將耗散因數(shù)與介電常數(shù)之比稱作耗散角正切, 其可表示材料 與微波的耦合能力, 耗散角正切值越大, 材料與微波的耦合能力就越 強。例如當電磁波穿過電解質時,波的速度被減小,波長也變短了。
介質損耗是指置于交流電場中的介質, 以內部發(fā)熱的形式表現(xiàn)出 來的能量損耗。介質損耗角是指對介質施加交流電壓時, 介質內部流 過的電流相量與電壓向量之間的夾角的余角。介質損耗角正切是對電 介質施加正弦波電壓時, 外施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角 δ 的正切值--tg δ. 其物理意義是:每個周期內介質損耗的能量//每個
周期內介質存儲的能量。
介電損耗角正切常用來表征介質的介電損耗。介電損耗是指電 介質在交變電場中, 由于消耗部分電能而使電介質本身發(fā)熱的現(xiàn)象。 原因是電介質中含有能導電的載流子,在外加電場作用下,產(chǎn)生導電電 流,消耗掉一部分電能,轉為熱能。任何電介質在電場作用下都有能量
損耗,包括由電導引起的損耗和由某些極化過程引起的損耗。
用 tg δ作為綜合反應介質損耗特性優(yōu)劣的指標, 其是一個僅僅取 決于材料本身的損耗特征而與其他因素無關的物理量, tgδ的增大意 味著介質絕緣性能變差, 實踐中通常通過測量 tgδ來判斷設備絕緣性 能的好壞。
由于介電損耗的作用電解質在交變電場作用下將長生熱量, 這些 熱會使電介質升溫并可能引起熱擊穿, 因此, 在絕緣技術中, 特別是 當絕緣材料用于高電場強度或高頻的場合,應盡量采用介質損耗因 數(shù), 即電介質損耗角正切 tgδ較低的材料。但是, 電介質損耗也可用 作一種電加熱手段,即利用高頻電場(一般為0.3--300兆赫茲)對介 電常數(shù)大的材料(如木材、紙張、陶瓷等) 進行加熱。這種加熱由于 熱量產(chǎn)生在介質內部, 比外部加熱速度更快、熱效率更高, 而且熱均 勻。頻率高于300兆赫時,達到微波波段,即為微波加熱(家用微波 爐即據(jù)此原理)。
在絕緣設計時, 必須注意材料的 tgδ值。若 tgδ過大則會引起嚴 重發(fā)熱,使絕緣材料加速老化,甚至導致熱擊穿。
一下例舉一些材料的 ε 值:
石英-----3.8
絕緣陶瓷-----6.0
紙------70
有機玻璃------2.63
PE-------2.3
PVC--------3.8
高分子材料的 ε 由主鏈中的鍵的性能和排列決定
分子結構極性越強, ε 和 tg δ越大。
非極性材料的極化程度較小, ε 和 tg δ都較小。
當電介質用在不同場合時對介電常數(shù)與耗散因素的大小有不同 的要求。做電容介質時 ε 大、 tg δ??;對航空航天材料而言, ε 要小 tg δ要大。
另外要注意材料的極性越強受濕度的影響越明顯。主要原因是高 濕的作用使水分子擴散到高分子的分子之間, 使其極性增強; 同時潮 濕的空氣作用于塑料表面, 幾乎在幾分鐘內就使介質的表面形成一層 水膜, 它具有離子性質, 能增加表面電導, 因此使材料的介電常數(shù)和 介質損耗角正切 tgδ都隨之增大。故在具體應用時應注意電介質的周 圍環(huán)境。
電介質在現(xiàn)代生活中經(jīng)常被用到, 而介電常數(shù)與耗散因素是電介 質的兩個重要參數(shù), 根據(jù)不同的要求, 應當選用具有不用介電常數(shù)與 耗散因數(shù)的材料, 以達到最佳的效果。同時還應當注意外界因素對介 電常數(shù)與耗散因數(shù)的影響。