介电常数测试仪（测试方法）

介电常数测试仪（测试方法）参数：

1、测量范围及误差

本电桥的环境温度为20±5℃，相对湿度为30%-80%条件下，应满足下列表中的技术指示要求。

在Cn=100 pF、R4=3183.2（Ω）时：

在Cn=100 pF、R4=318.3（Ω）时：

2.相对湿度/温度：30～85%；0～40℃

3.工作电压：220V10%，50HZ 

4.测温范围：0～199.9℃，误差1+0.1℃

5.控温范围：室温～199.9℃，稳定度（1+0.1）℃

6.由室温加热至控温值：不大于45min

7.加热功率:< 1000W（包括内、外加热器）

8.两极空间距离：2mm

9.空杯电容量：60±2pF

10.最大测量电压：工频2000V

11.空杯tgδ：≤5×10-5

12.液体容量：约40mm3

13.电极材料：不锈钢

14.重量：约10kg

介电常数测试方法：

介电常数描述的是材料与电场之间的相互作用。介电常数 （K*）等于复数相对介电常数（ε*r），或复数介电常数（ε*）与真空介电常数（ε0）的比值。复数相对介电常数的实部（ε‘r） 表示外部电场有多少电能储存到材料中；对于绝大多数固体和液体来说，ε’r〉1。

复数相对介电常数的虚部（ε“r） 称为损耗系数，表示材料中储存的电能有多少消耗或损失到外电场中。ε”r始终〉0，且通常远远小于ε‘r。损耗系数同时包括介电材料损耗和电导率的效应。

果用简单的矢量图表示复数介电常数，那么实部和虚部的相位将会相差90°。其矢量和与实轴（ε’r）形成夹角δ。通常使用这个角度的正切值tanδ或损耗角正切来表示材料的相对“损耗”。

使用平行板法测量介电常数

当使用阻抗测量仪器测量介电常数时，通常采用平行板法。平行板法在ASTM D150标准中又称为三端子法，其原理是通过在两个电极之间插入一个材料或液体薄片组成一个电容器，然后测量其电容，根据测量结果计算介电常数。在实际测试装置中，两个电极配备在夹持介电材料的测试夹具上。阻抗测量仪器将测量电容（C）和耗散（D）的矢量分量，然后由软件程序计算出介电常数和损耗角正切。

当简单地测量两个电极之间的介电材料时，在电极边缘会产生杂散电容或边缘电容，从而使得测得的介电材料电容值比实际值大。边缘电容会导致电流流经介电材料和边缘电容器，从而产生测量误差。

使用保护电极，可以消除边缘电容所导致的测量误差。保护电极会吸收边缘的电场，所以在电极之间测得的电容只是由流经介电材料的电流形成，这样便可以获得准确的测量结果。当结合使用主电极和保护电极时，主电极称为被保护电极。

接触电极法

这种方法通过测量与被测材料（MUT）直接接触的电极的电容来推导出介电常数。

介电常数和损耗角正切通过以下公式计算：

tanδ=D

其中Cp： MUT的等效平行电容 ［F］

　　D： 耗散系数 （测量值）

　　tm： MUT 的平均厚度 ［m］

　　A： 被保护电极的表面积 ［m2］

　　d： 被保护电极的直径 ［m］

　　ε0： 自由空间的介电常数 =8.854 x 10-12 ［F/m］

接触电极法不需要制备任何材料，而且测量操作非常简单，因此得到广泛的使用。不过在用这种方法进行测量时，如果没有考虑到空气间隙及其影响，那么可能会产生严重的测量误差。

　　当电极直接接触 MUT 时，MUT 与电极之间会形成一个空气间隙。无论 MUT 两面组成得多么平坦和平行，都不可避免会产生空气间隙。这个空气间隙会导致测量结果出现误差，因为测量的电容实际上是介电材料与空气间隙串联结构的电容。

通过用薄膜电极接触介电材料的表面，可以减小空气间隙的影响。虽然需要进行额外的材料制备 （制作薄膜电极），但可以实现最准确的测量。

非接触电极法

非接触电极法从概念上来说融合了接触电极法的优势，并避免了其缺点。它不需要薄膜电极，但仍可解决空气间隙效应。根据在有 MUT 和没有 MUT 时获得的两个电容测量结果推导出介电常数。

理论上，电极间隙 （tg）应比 MUT的厚度 （tm） 略微小一点。换句话说，空气间隙（tg-tm） 应远远小于 MUT 的厚度（tm）。要想正确执行测量，必须满足这些要求。最少要进行两次电容测量，以便使用测量结果计算介电常数。

介电常数测试仪（测试方法）工作环境：
1、环境温度：0℃～+40℃；
2、相对湿度：<80％；
3、电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

试验步骤：
1、按照Q表的操作规程调整仪器，选定测量频率，测定C1和Q1的值。
2、将试样放入测试电极中，并调节电容器C，使电路谐振，达到最大Q值记下调谐电容量C2和Q2的值。
3、将试样从测试电极中取出，调节C或测试电极的距离，使电路重新谐振，记下C、或测试电极的校正电容值与Q值，北京智德创新检测仪器并根据测试值计算出损耗角tanδ与介电常数ε。
4、其他高频测试仪器按其说明书进行操作，北京智德创新检测仪器通过测试值计算出损耗角tanδ和介电常数ε。

试验条件：
1、试样表面应清洁、平滑，无裂纹、气泡和杂质等，试样表面应用蘸有无水乙醇的布擦洗。
2、试样应在标准实验室温度及湿度下至少调节24h。
3、当试样处理有特殊要求时，可按其产品标准规定的进行。

测试意义：
1、介电常数——北京智德创新检测仪器绝缘材料通常以两种不同方式来使用，即（1）用于固定电学网络部件，同时让其彼此以及与地面绝缘；（2）用于起到某一电容器的电介质作用。在第一种应用中，通常要求固定的电容尽可能小，同时具有可接受且一致的机械，化学和耐热性能。因此要求电容率具有一个低值。在第二种应用中，要求电容率具有一个高值，以使得电容器能够在外型上能尽可能小。有时使用电容率的中间值来评估在导体边缘或末端的应力，以将交流电晕降至最小。
2、交流损耗——对于这两种场合（作为电学绝缘材料和作为电容器电介质），交流损耗通常必须是比较小的，以减小材料的加热，同时将其对网络剩余部分的影响降至最小。在高频率应用场合，特别要求损耗指数具有一个低值，因为对于某一给定的损耗指数，电介质损耗直接随着频率而增大。在某些电介质结构中，例如试验用终止衬套和电缆所用的电介质，通常电导增加可获得损耗增大，这有时引入其来控制电压梯度。在比较具有近似相同电容率的材料时或者在材料电容率基本保持恒定的条件下使用任何材料时，这可能有助于考虑耗散因子，功率因子，相位角或损耗角。
3、相关性——北京智德创新检测仪器当获得适当的相关性数据时，耗散因子或功率因子有助于显示某一材料在其它方面的特征，例如电介质击穿，湿分含量，固化程度和任何原因导致的破坏。然而，由于热老化导致的破坏将不会影响耗散因子，除非材料随后暴露在湿分中。当耗散因子的初始值非常重要的，耗散因子随着老化发生的变化通常是及其显著的。

典型用户：
沧州大化集团
中国计量大学
河南平煤神马聚碳材料有限责任公司
温州市鹿城区科学技术局
东莞初创应用材料有限公司
北京航空航天大学
中国科学技术大学
惠州市杜科新材料有限公司
宁波东烁新材料科技有限公司
云南能投硅材科技发展有限公司
天津科技大学

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