固液體介電常數(shù)測(cè)試儀—介電常數(shù)與耗散因數(shù)間的關(guān)系

　　介電常數(shù)又稱電容率或相對(duì)電容率， 是表征電介質(zhì)或絕緣材料電 性能的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，常用 ε 表示。  介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng) 電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)(真空中)與最終介質(zhì)中電場(chǎng)比值即為介 電常數(shù)。其表示電介質(zhì)在電場(chǎng)中貯存靜電能的相對(duì)能力， 例如一個(gè)電 容板中充入介電常數(shù)為 ε 的物質(zhì)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(chǎng)中， 場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在 電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。介電常數(shù)還用來表示介質(zhì)的極化程度， 宏觀 的介電常數(shù)的大小， 反應(yīng)了微觀的極化現(xiàn)象的強(qiáng)弱。氣體電介質(zhì)的極 化現(xiàn)象比較弱，各種氣體的相對(duì)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(guān) 

　　有些物質(zhì)介電常數(shù)具有復(fù)數(shù)形式， 其實(shí)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(qiáng)。例如當(dāng)電磁波穿過電解質(zhì)時(shí)，波的速度被減小，波長(zhǎng)也變短了。

　　介質(zhì)損耗是指置于交流電場(chǎng)中的介質(zhì)， 以內(nèi)部發(fā)熱的形式表現(xiàn)出 來的能量損耗。介質(zhì)損耗角是指對(duì)介質(zhì)施加交流電壓時(shí)， 介質(zhì)內(nèi)部流 過的電流相量與電壓向量之間的夾角的余角。介質(zhì)損耗角正切是對(duì)電 介質(zhì)施加正弦波電壓時(shí)， 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(gè)周期內(nèi)介質(zhì)損耗的能量//每個(gè) 

　　周期內(nèi)介質(zhì)存儲(chǔ)的能量。

　　介電損耗角正切常用來表征介質(zhì)的介電損耗。介電損耗是指電 介質(zhì)在交變電場(chǎng)中, 由于消耗部分電能而使電介質(zhì)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。 原因是電介質(zhì)中含有能導(dǎo)電的載流子,在外加電場(chǎng)作用下,產(chǎn)生導(dǎo)電電 流,消耗掉一部分電能,轉(zhuǎn)為熱能。任何電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下都有能量

　　損耗，包括由電導(dǎo)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(yīng)介質(zhì)損耗特性優(yōu)劣的指標(biāo)， 其是一個(gè)僅僅取 決于材料本身的損耗特征而與其他因素?zé)o關(guān)的物理量， tgδ的增大意 味著介質(zhì)絕緣性能變差， 實(shí)踐中通常通過測(cè)量 tgδ來判斷設(shè)備絕緣性 能的好壞。

　　由于介電損耗的作用電解質(zhì)在交變電場(chǎng)作用下將長(zhǎng)生熱量， 這些 熱會(huì)使電介質(zhì)升溫并可能引起熱擊穿， 因此， 在絕緣技術(shù)中， 特別是 當(dāng)絕緣材料用于高電場(chǎng)強(qiáng)度或高頻的場(chǎng)合，應(yīng)盡量采用介質(zhì)損耗因 數(shù)， 即電介質(zhì)損耗角正切 tgδ較低的材料。但是， 電介質(zhì)損耗也可用 作一種電加熱手段，即利用高頻電場(chǎng)(一般為0.3--300兆赫茲)對(duì)介 電常數(shù)大的材料(如木材、紙張、陶瓷等) 進(jìn)行加熱。這種加熱由于 熱量產(chǎn)生在介質(zhì)內(nèi)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(shí)，達(dá)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(shè)計(jì)時(shí)， 必須注意材料的 tgδ值。若 tgδ過大則會(huì)引起嚴(yán) 重發(fā)熱，使絕緣材料加速老化，甚至導(dǎo)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(jī)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(jié)構(gòu)極性越強(qiáng)， 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(dāng)電介質(zhì)用在不同場(chǎng)合時(shí)對(duì)介電常數(shù)與耗散因素的大小有不同 的要求。做電容介質(zhì)時(shí) ε 大、 tg δ??；對(duì)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(qiáng)受濕度的影響越明顯。主要原因是高 濕的作用使水分子擴(kuò)散到高分子的分子之間， 使其極性增強(qiáng)； 同時(shí)潮 濕的空氣作用于塑料表面， 幾乎在幾分鐘內(nèi)就使介質(zhì)的表面形成一層 水膜， 它具有離子性質(zhì)， 能增加表面電導(dǎo)， 因此使材料的介電常數(shù)和 介質(zhì)損耗角正切 tgδ都隨之增大。故在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意電介質(zhì)的周 圍環(huán)境。

　　電介質(zhì)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(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù)， 根據(jù)不同的要求， 應(yīng)當(dāng)選用具有不用介電常數(shù)與 耗散因數(shù)的材料， 以達(dá)到最佳的效果。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意外界因素對(duì)介 電常數(shù)與耗散因數(shù)的影響。

系統(tǒng)組成

1.ZJD-87高精密高壓電容電橋一臺(tái)

2.高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器一臺(tái)

3.高壓電源一臺(tái)

4.固體電極（液壓控制可加溫控溫、也可抽真空）一臺(tái)

5.測(cè)溫控溫儀（兩路）一臺(tái)

介電性能測(cè)試內(nèi)容主要包括

⑴絕緣電阻率

⑵相對(duì)介電常數(shù)

⑶介質(zhì)損耗角正切

⑷擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度

固液體介電常數(shù)測(cè)試儀—主要技術(shù)參數(shù)：

型號(hào)：ZJD-C

信號(hào)源：DDS數(shù)字合成信號(hào)

頻率范圍：100KHZ-160MHZ

Q分辨率：4位有效數(shù)，分辨率0.1

電感測(cè)量范圍：1nH～140mH,；分辨率0.1           

信號(hào)源頻率精度： 3×10-5 ±1個(gè)字,6位有效數(shù)

Q值測(cè)量范圍： 1～1023自動(dòng)/手動(dòng)量程

Q值量程分檔： 30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔

信號(hào)源頻率覆蓋比：16000:1            

采樣精度：12BIT  

Q測(cè)量工作誤差：＜5%

電感測(cè)量誤差：＜3%

電容直接測(cè)量范圍：1pF～2.5uF

調(diào)諧電容誤差分辨率：±1pF或＜1%

主電容調(diào)節(jié)范圍：17～540pF    

諧振點(diǎn)搜索：自動(dòng)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)損耗系數(shù)精度：萬(wàn)分之一

介質(zhì)損耗測(cè)試范圍：0.0001-1             

介電常數(shù)測(cè)試范圍：0-1000

環(huán)境溫度：0℃～+40℃

消耗功率：約25W

LCD顯示參數(shù)：F,L,C,Q,LT,CT,波段等

Q合格預(yù)置范圍： 5～1000聲光提示

電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz

材料測(cè)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(cè)微桿分辨率：0.001mm

準(zhǔn)確度：150pF以下±1pF；150pF以上±1%

測(cè)試極片：材料測(cè)量直徑Φ38mm或50mm（二選一），厚度可調(diào) ≥ 15mm