介質(zhì)損耗測試儀型號及參數(shù):
項目/型號 | ZJD-B | ZJD-A | ZJD-C |
信號源 | DDS數(shù)字合成信號 | ||
頻率范圍 | 10KHZ-70MHZ | 10KHZ-110MHZ | 100KHZ-160MHZ |
信號源頻率覆蓋比 | 7000:1 | 11000:1 | 16000:1 |
采樣精度 | 11BIT | 12BIT | |
信號源頻率精度 | 3×10-5 ±1個字,6位有效數(shù) | ||
Q值測量范圍 | 1~1000自動/手動量程 | ||
Q值量程分檔 | 30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔 | ||
Q分辨率 | 4位有效數(shù),分辨率0.1 | ||
Q測量工作誤差 | <5% | ||
電感測量范圍 | 1nH~8.4H,;分辨率0.1 | 1nH~140mH;分辨率0.1 | |
電感測量誤差 | <3% | ||
電容直接測量范圍 | 1pF~2.5uF | 1pF~25uF | |
調(diào)諧電容誤差分辨率 | ±1pF或<1% | ||
主電容調(diào)節(jié)范圍 | 30~540pF | 17~240pF | |
諧振點搜索 | 自動掃描 | ||
自身殘余電感扣除功能 | 有 | ||
大電容值直接顯示功能 | 有 | ||
介質(zhì)損耗直讀功能 | 有 | ||
介質(zhì)損耗系數(shù)精度 | 萬分之一 | ||
介質(zhì)損耗測試范圍 | 0.0001-1 | ||
介電常數(shù)直讀功能 | 有 | ||
介電常數(shù)精度 | 千分之一 | ||
介電常數(shù)測試范圍 | 0-1000 | ||
LCD顯示參數(shù) | F,L,C,Q,LT,CT,波段等 | ||
準(zhǔn)確度 | 150pF以下±1pF;150pF以上±1% | ||
Q合格預(yù)置范圍 | 5~1000聲光提示 | ||
環(huán)境溫度 | 0℃~+40℃ | ||
消耗功率 | 約25W | ||
電源 | 220V±22V,50Hz±2.5Hz | ||
極片尺寸 | 38mm/50mm(二選一) | ||
極片間距可調(diào)范圍 | ≥15mm | ||
材料測試厚度 | 0.1-10mm | ||
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/50mm,厚度可調(diào) ≥ 15mm |
介質(zhì)損耗測試儀配置清單:
主機(jī)一臺
電感九只
夾具一套
液體杯一個
電源線一根
數(shù)據(jù)線一根
說明書一份
合格證一份
保修卡一張
定義解釋:
介質(zhì)損耗:絕緣材料在電場作用下,由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng),在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失,簡稱介損。在交變電場作用下,電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數(shù)角Φ)的余角δ稱為介質(zhì)損耗角。
概念:
電介質(zhì)在外電場作用下,其內(nèi)部會有發(fā)熱現(xiàn)象,這說明有部分電能已轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉,電介質(zhì)在電場作用下,在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱為電介質(zhì)的損耗功率,或簡稱介質(zhì)損耗(diclectric loss)。介質(zhì)損耗是應(yīng)用于交流電場中電介質(zhì)的重要品質(zhì)指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗不但消耗了電能,而且使元件發(fā)熱影響其正常工作。如果介電損耗較大,甚至?xí)鸾橘|(zhì)的過熱而絕緣破壞,所以從這種意義上講,介質(zhì)損耗越小越好。
形式:
各種不同形式的損耗是綜合起作用的。由于介質(zhì)損耗的原因是多方面的,所以介質(zhì)損耗的形式也是多種多樣的。介電損耗主要有以下形式:
1)漏導(dǎo)損耗
漏導(dǎo)損耗又稱電導(dǎo)損耗。實際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質(zhì),在外電場的作用下,總有一些帶電粒子會發(fā)生移動而引起微弱的電流,這種微小電流稱為漏導(dǎo)電流,漏導(dǎo)電流流經(jīng)介質(zhì)時使介質(zhì)發(fā)熱而損耗了電能。這種因電導(dǎo)而引起的介質(zhì)損耗稱為“漏導(dǎo)損耗”。由于實際的電介質(zhì)總存在一些缺陷,或多或少存在一些帶電粒子或空位,因此介質(zhì)不論在直流電場或交變電場作用下都會發(fā)生漏導(dǎo)損耗。
2)極化損耗
在介質(zhì)發(fā)生緩慢極化時(松弛極化、空間電荷極化等),帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運動而引起的能量損耗。
一些介質(zhì)在電場極化時也會產(chǎn)生損耗,這種損耗一般稱極化損耗。位移極化從建立極化到其穩(wěn)定所需時間很短(約為10-16~10-12s),這在無線電頻率(5×1012Hz 以下)范圍均可認(rèn)為是極短的,因此基本上不消耗能量。其他緩慢極化(例如松弛極化、空間電荷極化等)在外電場作用下,需經(jīng)過較長時間(10-10s或更長)才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),因此會引起能量的損耗。
若外加頻率較低,介質(zhì)中所有的極化都能跟上外電場變化,則不產(chǎn)生極化損耗。若外加頻率較高時,介質(zhì)中的極化跟不上外電場變化,于是產(chǎn)生極化損耗。
3)電離損耗
電離損耗(又稱游離損耗)是由氣體引起的,含有氣孔的固體介質(zhì)在外加電場強(qiáng)度超過氣孔氣體電離所需要的電場強(qiáng)度時,由于氣體的電離吸收能量而造成指耗,這種損耗稱為電離損耗。
4)結(jié)構(gòu)損耗
在高頻電場和低溫下,有一類與介質(zhì)內(nèi)鄰結(jié)構(gòu)的緊密度密切相關(guān)的介質(zhì)損耗稱為結(jié)構(gòu)損耗。這類損耗與溫度關(guān)系不大,耗功隨頻率升高而增大。
試驗表明結(jié)構(gòu)緊密的晶體成玻璃體的結(jié)構(gòu)損耗都很小,但是當(dāng)某此原因(如雜質(zhì)的摻入、試樣經(jīng)淬火急冷的熱處理等)使它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散后。其結(jié)構(gòu)耗就會大大升高。
5)宏觀結(jié)構(gòu)不均勻性的介質(zhì)損耗
工程介質(zhì)材料大多數(shù)是不均勻介質(zhì)。例如陶瓷材料就是如此,它通常包含有晶相、玻璃相和氣相,各相在介質(zhì)中是統(tǒng)計分布口。由于各相的介電性不同,有可能在兩相間積聚了較多的自由電荷使介質(zhì)的電場分布不均勻,造成局部有較高的電場強(qiáng)度而引起了較高的損耗。但作為電介質(zhì)整體來看,整個電介質(zhì)的介質(zhì)損耗必然介于損耗最大的一相和損耗最小的一相之間。
表征:
電介質(zhì)在恒定電場作用下,介質(zhì)損耗的功率為
W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd
定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗率為
ω=σE2
D,E,J之間的相位關(guān)系
在交變電場作用下,電位移D與電場強(qiáng)度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量,此時介電常數(shù)也變成復(fù)數(shù),其虛部就表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。
如圖《D,E,J之間的相位關(guān)系圖》所示,從電路觀點來看,電介質(zhì)中的電流密度為
J=dD/dt=d(εE)/dt=Jτ+iJe
式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度,導(dǎo)致能量損耗;Je,相比較E超前90°,稱為無功電流密度。
定義
tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ
式中,δ稱為損耗角,tanδ稱為損耗角正切值。
損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小,是電介質(zhì)作為絕緣材料使用時的重要評價參數(shù)。為了減少介質(zhì)損耗,希望材料具有較小的介電常數(shù)和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數(shù)Q=(tanδ)-1在高頻絕緣應(yīng)用條件下稱為電介質(zhì)的品質(zhì)因素,希望它的值要高。
工程材料:
離子晶體的損耗
離子晶體的介質(zhì)損耗與其結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。
緊密結(jié)構(gòu)的晶體離子都排列很有規(guī)則,鍵強(qiáng)度比較大,如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等,在外電場作用下很難發(fā)生離子松弛極化,只有電子式和離子式的位移極化,所以無極化損耗,僅有的一點損耗是由漏導(dǎo)引起的(包括本質(zhì)電導(dǎo)和少量雜質(zhì)引起的雜質(zhì)電導(dǎo))。這類晶體的介質(zhì)損耗功率與頻率無關(guān),損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此,以這類晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等
結(jié)構(gòu)松散的離子晶體,如莫來石(3Al2O3·2SiO2)、董青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)等,其內(nèi)部有較大的空隙或晶格畸變,含有缺陷和較多的雜質(zhì),離子的活動范圍擴(kuò)大。在外電場作用下,晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運動,產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來回運動,形成熱離子松弛,出現(xiàn)極化損耗。所以這類晶體的介質(zhì)損耗較大,由這類品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻,只能應(yīng)用于低頻場合。
玻璃的損耗
復(fù)雜玻璃中的介質(zhì)損耗主要包括三個部分:電導(dǎo)耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。哪一種損耗占優(yōu)勢,取決于外界因素溫度和電場頻率。高頻和高溫下,電導(dǎo)損耗占優(yōu)勢:在高頻下,主要的是由弱聯(lián)系離子在有限范圍內(nèi)移動造成的松弛損耗:在高頻和低溫下,主要是結(jié)構(gòu)損耗,其損耗機(jī)理還不清楚,可能與結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。一般來說,簡單玻璃的損耗是很小的,這是因為簡單玻璃中的“分子”接近規(guī)則的排列,結(jié)構(gòu)緊密,沒有弱聯(lián)系的松弛離子。在純玻璃中加入堿金屬化物后,介質(zhì)損耗大大增加,并且隨著加入量的增大按指數(shù)規(guī)律增大。這是因為堿性氧化物進(jìn)入玻璃的點陣結(jié)構(gòu)后,使離子所在處點陣受到破壞,結(jié)構(gòu)變得松散,離子活動性增大,造成電導(dǎo)損耗和松弛損耗增加。
陶瓷材料的損耗
陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點的極化損耗和結(jié)構(gòu)損耗。此外,表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導(dǎo)也會引起較大的損耗。
在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中,介質(zhì)損耗主要來源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能,往往在配方中引入此易熔物質(zhì)(如黏土),形成玻璃相,這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大,介質(zhì)損耗也增大。因面一般高頻瓷,如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大,主要的原因是:主晶相結(jié)構(gòu)松散,生成了缺固濟(jì)體、多品型轉(zhuǎn)變等。
高分子材料的損耗
高分子聚合物電介質(zhì)按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類。一般地,偶極矩在0~0.5D(德拜)范圍內(nèi)的是非極性高聚物;偶極矩在0.5D以上的是極性高聚物。非極性高聚物具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,其介電常數(shù)約為2,介質(zhì)損耗小于10-4;極性高聚物則具有較高的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,并且極性愈大,這兩個值愈高。
高聚物的交聯(lián)通常能阻礙極性基團(tuán)的取向,因此熱固性高聚物的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均隨交聯(lián)度的提高而下降。酚醛樹脂就是典型的例子,雖然這種高聚物的極性很強(qiáng),但只要固化比較全,它的介質(zhì)損耗就不高。相反,支化使分子鏈間作用力減弱,分子鏈活動能力增強(qiáng),介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均增大。
高聚物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)狀態(tài)對介電性景響也很大。結(jié)品能抑制鏈段上偶極矩的取向極化,因此高聚物的介質(zhì)損耗隨結(jié)晶度升高而下降。當(dāng)高聚物結(jié)晶度大于70%時,鏈段上的偶極的極化有時全被抑制,介電性能可降至全值,同樣的道理,非晶態(tài)高聚物在玻璃態(tài)下比在高彈態(tài)下具有更低的介質(zhì)損耗。此外,高聚物中的增塑利、雜質(zhì)等對介電性能也有很大景響。