陶瓷片介電常數(shù)介損測(cè)試儀標(biāo)準(zhǔn)電容器

概述：在每個(gè)高壓實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)中，壓縮氣體標(biāo)準(zhǔn)電容器是一種必要的儀器。在這些場(chǎng)合中，它有許多重要的作用。在電橋電路中壓縮氣體電容器被用來測(cè)量電容器、電纜、套管、絕緣子、變壓器繞組及絕緣材料的電容和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）。而且，還可以用作高壓測(cè)量電容分壓裝置的高壓電容。在某些條件下，還可以在局部放電測(cè)量中作高壓耦合電容器、

特點(diǎn)：

電容極穩(wěn)定。

氣壓和溫度的變化對(duì)電容的影響可以忽略。

介質(zhì)損耗極小

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介：

外殼由絕緣套筒及鋼板制成的底和蓋組成，底和蓋用螺栓及環(huán)緊固在絕緣套筒的兩端。在電容器的上下兩端有防暈罩。電容器外殼內(nèi)裝有同軸高度拋光的圓柱形高低壓電極。電容器設(shè)有壓力表及氣閥，供觀察內(nèi)部壓力及充放氣使用

技術(shù)參數(shù)：

1. 電容器安裝運(yùn)行海拔不超過1000米，使用周圍空氣溫度-10℃~40℃，相對(duì)濕度不超過70%。

2. 電容器的工作頻率為100Hz。

3. 電容器實(shí)測(cè)值不大于±0.05%，與標(biāo)稱值不大于±3%

4. 電容器溫度系數(shù) ≤ 3×10-5 /℃

5. 電容器壓力系數(shù) ≤ 3×10-3Mpa

6. 電容器的損耗角正切值不大于1×10-5 、2×10-5 、5×10-5 三檔。

電容器內(nèi)充SF6氣體。在20℃時(shí)，壓力為0.4±0.1Mpa

固體絕緣材料測(cè)試電極

本電極適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、電纜料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和 玻璃等的相對(duì)介電系數(shù)（ε）與介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）的測(cè)試本電極主要用于頻率在工頻50Hz下測(cè)量試品的相對(duì)介電系數(shù)（ε）和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ

本電極的設(shè)計(jì)主要是參照國標(biāo)GB1409。

本電極采用的是三電極式結(jié)構(gòu)，能有效的表面漏電流的影響，使測(cè)量電極下的電場(chǎng)趨于均勻電場(chǎng)

主要技術(shù)指標(biāo)

環(huán)境溫度：20±5℃

相對(duì)濕度：65±5%

高低壓電極之間距離：0~5mm可調(diào)

百分表示值：0.01mm(一粒1.5V氧化銀電池供電)

測(cè)量極直徑：70±0.1mm

空極tgδ：≤5×10-5

空極電容量：40±1pF

高測(cè)試電壓：2000V

實(shí)驗(yàn)頻率：50/100Hz

體積：Ф210mm H180mm

重量：6kg

陶瓷片介電常數(shù)介損測(cè)試儀

本電極適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、電纜料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和 玻璃等的相對(duì)介電系數(shù)（ε）與介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）的測(cè)試本電極主要用于頻率在工頻50Hz下測(cè)量試品的相對(duì)介電系數(shù)（ε）和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ

本電極的設(shè)計(jì)主要是參照國標(biāo)GB1409。

本電極采用的是三電極式結(jié)構(gòu)，能有效的表面漏電流的影響，使測(cè)量電極下的電場(chǎng)趨于均勻電場(chǎng)

主要技術(shù)指標(biāo)

環(huán)境溫度：20±5℃

相對(duì)濕度：65±5%

高低壓電極之間距離：0~5mm可調(diào)

百分表示值：0.01mm(一粒1.5V氧化銀電池供電)

測(cè)量極直徑：70±0.1mm

空極tgδ：≤5×10-5

空極電容量：40±1pF

高測(cè)試電壓：2000V

實(shí)驗(yàn)頻率：50/100Hz

體積：Ф210mm H180mm

重量：6kg

高壓電源技術(shù)指標(biāo)

一、簡(jiǎn)介

高壓電源采用*數(shù)字電路技術(shù)，測(cè)試電壓、漏電流均為數(shù)字顯示，可以直觀、準(zhǔn)確、快速、

安全的輸出高壓。

技術(shù)規(guī)格

1.輸出電壓(交流）0～10kV（±3%±3個(gè)字.a型為0～5KV）

2.漏電流(交流）MAX  20mA（±3%±3個(gè)字,可調(diào)）

3.變壓器容量：1000VA

4.輸出波形：100Hz正弦波

5.工作電壓：AC220V±10%

6.使用環(huán)境：

環(huán)境溫度：0～40℃

相對(duì)濕度：（20～90）%消

7.耗功率：大75VA

8.外形尺寸：320mm（寬）×170mm（高）×245mm（深）

9.重量：10KgGB/T5597-1999

前

言

本標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)GB/T 5597一1985《固體電介質(zhì)徼波復(fù)介電常數(shù)的測(cè)試方法》的修訂。

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5597--1985做了如下修訂:

信號(hào)源由掃頻信號(hào)源改為頻綜信號(hào)源,使測(cè)試系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化;由于改窄帶反射速調(diào)管掃頻工作點(diǎn)，

指示器用4六位普通數(shù)字電壓表代替原采用的雙綜示波器;測(cè)試誤差分析由原來采用各誤差源的“貢

獻(xiàn)"絕對(duì)值求和改為方和根的誤差綜合,因而測(cè)試誤差大幅下降,△t’/e'由原來的1.5%降至1.0%，

△tan8。由原來15%tan8,+1.0x10‘降至3%tan?,+3.0X10-“;并將 tanò,的測(cè)試范圍下限由2X10-

改為1X10-.

本標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起同時(shí)代替GB/T 5597-1985。

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A、附錄B、附錄C都是提示的附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國電子工業(yè)部提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由電子工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所歸口，

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所、電子科技大學(xué)，

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:張其劭、王玉功、李曉英。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

固體電介質(zhì)微波復(fù)介電常數(shù)的

GB/T 5597-1999

測(cè)試方法

代替GB/T5597-1985

Test method for complex permittivity of solid

dielectrie materials at microwave frequencies

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了均勻的,各向同性的固體電介質(zhì)材料微波復(fù)介電常數(shù)的測(cè)試方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于頻率范圍為2GHz~18GHz內(nèi)復(fù)介電常數(shù)的測(cè)定。推薦測(cè)試頻率為9.5GHz，其測(cè)

定范圍:相對(duì)介電常數(shù)實(shí)部e'為2~20,介質(zhì)電損耗角正切tan8,為1X10‘~5x10.

2定義

復(fù)數(shù)介電常數(shù)e為:

E=E*E,=€(d’-j°)

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..*(1)

式中:“一復(fù)數(shù)相對(duì)介電常數(shù);

“一真空介電常數(shù),其值為8.854X10F/m,

本標(biāo)準(zhǔn)所述及的復(fù)數(shù)介電常數(shù)實(shí)際上均指相對(duì)介電常數(shù),并以相對(duì)介電常數(shù)的實(shí)部e'和介電損耗

角正切tan?,-e"/e’ 表征之

3測(cè)試原理

在一確定頻率下圓柱型TE模式高品質(zhì)因數(shù)測(cè)試腔的諧振長(zhǎng)度為1..固有品質(zhì)因數(shù)為Q,如圖1

(a)所示。當(dāng)此測(cè)試腔中放入厚度為d的盤狀試樣后,如圖1(b)所示,將發(fā)生兩方面的變化:(1)由于介

質(zhì)試樣的介電常數(shù)e大于1,因此填充有試樣介質(zhì)的那段波導(dǎo)的相位常數(shù)將增大,在原頻率上產(chǎn)生諧振

的腔體長(zhǎng)度將縮短為1;(2)由于介質(zhì)試樣將引入附加的介質(zhì)損耗,導(dǎo)致測(cè)試腔的固有品質(zhì)因數(shù)下降為

Q6試樣尺寸及要求

6.1 樣品直徑 D.

D,= (2R - 8) ±0.1mm

.....* ..*.…...****…*.*******---(2)

式中:R一一測(cè)試腔半徑,mm;

8--與測(cè)試腔尺寸有關(guān)的量,在推薦測(cè)試頻率的試腔中,建議定為1.5 mm。

6.2 樣品厚度d

選擇試樣厚度d的原則是取其電長(zhǎng)度在85*左右,以提高測(cè)試靈敏度并降低測(cè)試誤差,在待測(cè)材料

的介電常數(shù)e大致已知的情況下,可按下式計(jì)算樣品厚度。

d ≡ 0.236[(s?)’門*……………………(3)

式中:f.一測(cè)試頻率,亦即測(cè)試腔的諧振頻率,GHz;

R一--測(cè)試腔半徑,mm;

d--樣品厚度,mm。

樣品厚度的選擇見附錄B(提示的附錄)。

6.3樣品要求

盤狀樣品兩主平面的不平行度不大于0.01mm,兩主平面的不平直度不大于0.01mm。

樣品表面應(yīng)無不正常的斑點(diǎn)和劃痕,內(nèi)部無不正常的雜質(zhì)和氣孔;在測(cè)試前需嚴(yán)格清潔和干燥處

理。

7測(cè)試程序

7.1空測(cè)試腔的測(cè)量

7.1.1 開機(jī)預(yù)熱15min,使系統(tǒng)正常工作。

7.1.2置信號(hào)源輸出連續(xù)波頻率在測(cè)試頻率f。上,調(diào)節(jié)精密刻度衰減器在9.0 dB~9.8dB范圍內(nèi)，

調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出電平,使晶體檢波器輸出在數(shù)字式電壓表上讀得10mV左右的指示數(shù)a。,記錄此時(shí)

精密刻度衰減器的衰減量A:.

7.1.3調(diào)節(jié)介質(zhì)測(cè)試腔,由數(shù)字式電壓表指示跌到點(diǎn)來確定測(cè)試腔已調(diào)到諧振點(diǎn),諧振點(diǎn)頻率為

fo,記錄介質(zhì)測(cè)試腔的活塞位置刻度1。和諧振頻率f。,此時(shí)數(shù)字式電壓表上的讀數(shù)為a..

7.1.4調(diào)節(jié)精密刻度衰減器(減少衰減量),使數(shù)字式電壓表上的讀數(shù)自a,上升恢復(fù)到a。,記錄此時(shí)精

密刻度衰減器的衰減量A:,則介質(zhì)測(cè)試腔在諧振點(diǎn)引入的衰減為A=A,一A:,以分貝計(jì)。

測(cè)試誤差及樣品厚度選擇

B1計(jì)算過程說明

對(duì)于給定的測(cè)試腔,模式號(hào)數(shù)n和腔體半徑R為已知,測(cè)得樣品厚度d,測(cè)試腔諧振頻率f活塞位

移量S后就可聯(lián)解方程(5)、(6)、(7),(8)而得介電常數(shù)e。然而,方程(7)是一超越方程,解之較費(fèi)時(shí)間，

因此,需要做一些具體的處理。

如果樣品厚度d已知,由方程(5)和(7)可知:

S=f(i')….………………………(B1)

由e'求S這樣的反問題,方程(7)變?yōu)橐粋€(gè)簡(jiǎn)單的三角方程。

對(duì)于待測(cè)的樣品,往往只能知道的大致范圍,也就不能根據(jù)方程(3)來精確設(shè)計(jì)樣品厚度d?；?/span>

此原因,同時(shí)為了計(jì)算簡(jiǎn)捷起見,可以將介電常數(shù)e'的測(cè)量范圍分為若干小段,每一小段取的中間值

由方程(3)來計(jì)算樣品厚度d。對(duì)于確定的測(cè)試腔(R,f。確定)可以得d的具體值。例如,對(duì)于某一TE.

測(cè)試腔有:

2R=51.4 mm,/.= 9.5 GHz

可得:

2.0~2.5

2.5~3.0

3.0~3.5

3.5~4.0

4.0~5.0

5.0~6.0

d

mm

5.80

5.10

4.60

4.20

3.80

3.38

6.0~7.5

7.5~9.0

9.0~11.0

11.0~13.5

13.5~17.0

17.0~22.0

d

mm

3.00

2.70

2.44

2.26

1.96

1.73

進(jìn)而可以按方程(B1)的形式,事先計(jì)算出:

e'=f(S)

………*******(B2)

的數(shù)據(jù)表,以備測(cè)試計(jì)算時(shí)查用。

同樣,由方程(10),(11),(12)、(13),可以計(jì)算:

p=f(S)

L=f(S)

L,=f(S)

式中:△/。一諧振頻率測(cè)試誤差;

△R一測(cè)試腔半徑的加工精度;

△s:一-測(cè)量S時(shí)因腔體的測(cè)微頭精度而引入的誤差;

△f'.一放入介質(zhì)前后兩次測(cè)試時(shí),測(cè)試腔調(diào)諧的偏差。它由實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)測(cè)定;

Ad一介質(zhì)試樣厚度的測(cè)量誤差;

△(△f).一試樣裝入測(cè)試腔后,測(cè)量測(cè)試腔的“半功率"點(diǎn)頻寬的誤差。由實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定;

△(△f).一測(cè)量未裝試樣的測(cè)試腔的“半功率"點(diǎn)頻寬的誤差,由實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定:

△A一一測(cè)量衰減量A，因衰減器精度而引入的誤差;

△A測(cè)試腔中裝人試樣后,測(cè)量衰減量A:因衰減器精度而引入的誤差:

△A一測(cè)試腔中未裝試樣時(shí),測(cè)量衰減量A:因衰減器精度而引入的誤差;

為了達(dá)到: