GB/T1409-2006高頻微波介電常數試驗儀

一、概述

  GB/T1409-2006高頻微波介電常數試驗儀是具有多種功能和高測試頻率的新型阻抗分析儀，體積小，緊湊便攜，便于上架使用。本系列儀器基本精度為0.05%，測試頻率高2MHz及10mHz的分辨率，4.3寸的LCD屏幕配合中英文操作界面，操作方便簡潔。集成了變壓器測試功能、平衡測試功能,提高了測試效率。儀器提供了豐富的接口，能滿足自動分選測試，數據傳輸和保存的各種要求。

  GDAT-S系列產品是電子元器件設計、檢驗、質量控制和生產測試強有力的工具。其超高速的測試速度使其特別適用于自動生產線的點檢機，壓電器件的頻率響應曲線分析等等。其多種輸出阻抗模式可以適應各個電感變壓器廠家的不同標準需求。

  GB/T1409-2006高頻微波介電常數試驗儀是符合 LXI 標準的新一代阻抗測試儀器，其 0.1%的基本精度、20Hz ～ 5MHz 的頻率范圍可以滿足元件與材料的測量要求，可測量低 ESR 電容器和高 Q 電感器的測量。可用于諸如傳聲器、諧振器、電感器、陶瓷電容器、液晶顯示器、變容二極管、變壓器等進行諸多電氣性能的分析。

二、產品用途

測試儀中測試裝置是由平板電容器組成，平板電容器一般用來夾被測樣品，配用高頻阻抗分析儀作為指示儀器。絕緣材料的介電常數和損耗值是通過被測樣品放入平板電容器和不放樣品的D值(損耗值)變化和Cp（電容值）讀數可以直接不用人工計算得到。

測試儀由高頻阻抗分析儀、測試裝置，標準介質樣品組成，能對絕緣材料進行 高低頻介電常數(ε)和介質損耗角(D或tanδ) 的測試。它符合國標GB/T 1409-2006,美標ASTM D150以及IEC60250規范要求。

工作頻率范圍是20Hz～1Mhz 2Mhz 5Mhz(選配）, 三種選項它能完成工作頻率內對絕緣材料的相對介電常數(ε)和介質損耗角 (D或tanδ)變化的測試。

三、產品優勢

1. 變壓器參數測試功能

2. 高測試速度:13ms/次

3 電壓或電流的自動電平調整（ALC）功能

4. V、I 測試信號電平監視功能

5.內部自帶直流偏置源

6. 可外接大電流直流偏置源

7.可直接得到介電常數和介質損耗 不用人工計算

8.可測試電阻

9. 4.3寸TFT液晶顯示

10. 中英文可選操作界面

11. 高5MHz的測試頻率

12. 平衡測試功能

13. 10點列表掃描測試功能

14. 30Ω、50Ω、100Ω可選內阻

15. 內建比較器，10檔分選和計數功能

16. 內部文件存儲和外部U盤文件保存

17.量數據可直接保存到U盤

18. RS232C、 USB 、LAN、HANDLER、GPIB、DCI接口

19. 高頻阻抗分析儀電容值Cp分辨率0.00001pF和6位D值顯示，保證了ε和D值精度和重復性。

20. 介電常數測量范圍可達1～105

四、ε和D性能

?固體絕緣材料測試頻率20Hz～2MHz的ε和D變化的測試。

?ε和D測量范圍：ε：1～105，D：0.1～0.00005，

?ε和D測量精度（10kHz）：ε：±2% ， D：±5%±0.0001。

?測試參數 :C, L, R,Z,Y,X,B, G, D, Q, θ,DCR

?測試頻率 :20 Hz～2MHz,10mHz步進

?測試信號電:f≤1MHz 10mV～5V,±（10%+10mV）平 :f>1MHz 10mV～1V,±（20%+10mV)

?輸出阻抗:10Ω, 30Ω, 50Ω, 100Ω

?基本準確度 ;0.1%

五、顯示范圍 

L 0.0001 uH ～ 9.9999kH

C :0.0001 pF ～ 9.9999F

R,X,Z,DCR :0.0001 Ω ～ 99.999 MΩ

六、顯示范圍 

Y, B, G 0.0001 nS ～ 99.999 S

D :0.0001 ～ 9.9999

Q :0.0001 ～ 99999

θ :-179.99°～ 179.99°

?測量速度 ：快速，200次/s（f﹥30kHz） ,100次/s（f﹥1kHz） 。中速， 25次/s, 慢速: 5次/s。

?校準功能 :開路 / 短路點頻、掃頻清零，負載校準

?等效方式 :串聯方式, 并聯方式

?量程方式:自動, 保持

?顯示方式 :直讀, Δ, Δ%

?觸發方式 :內部, 手動, 外部, 總線

?內部直流偏 :電壓模式-5V ～ +5V, ±(10%+10mV), 1mV步進

?置源 :電流模式（內阻為50Ω）-100mA ～ +100mA, ±(10%+0.2mA),20uA步進

?比較器功能:10檔分選及計數功能

?顯示器;320×240點陣圖形LCD顯示

?存儲器 :可保存20組儀器設定值

?USB DEVICE( USBTMC and USBCDC support) USB HOST(FAT16 and FAT32 support)

?接口 :LAN(LXI class C support) RS232C HANDLERGPIB（選件）

?工作頻率范圍：20Hz～2MHz 數字合成，

?精度：±0.02%

?電容測量范圍：0.00001pF～9.99999F 六位數顯

?電容測量基本誤差：±0.05%

?損耗因素D值范圍：0.00001～9.99999 六位數顯

?介電常數測試裝置（含保護電極）： 精密介電常數測試裝置提供測試電極，能對直徑φ10～56mm，厚度<10mm的試樣精確測量。

?它針對不同試樣可設置為接觸電極法，薄膜電極法和非接觸法三種，以適應軟材料，表面不平整和薄膜試樣測試。

?微分頭分辨率：10μm

?高耐壓：±42Vp（AC+DC）

?電纜長度設置：1m

?高使用頻率：5MHz （選配）

電極示意圖

七、設備標準配置

試驗主機                        一臺

試驗電極                        一套

數據連接線                       一條

電源線                          一條

說明書                          一份

合格證                          一份

保修卡                          一份

八、環境

（1）請不要在多塵、多震動、日光直射、有腐蝕氣體下使用。

（2）儀器正常工作時應在溫度為 0℃～40℃，相對濕度≤75%，因此請盡量在此條件下使用儀器，以保證測量的準確度。

（3）本測試儀器后面板裝有散熱裝置以避免內部溫度上升，為了確保通風良好，切勿阻塞左右通風孔，以使本儀器維持準確度。

（4）本儀器已經經過仔細設計以減少因 AC 電源端輸入帶來的雜波干擾，然而仍應盡量使其在低噪聲的環境下使用，如果無法避免，請安裝電源濾波器。

（5）儀器長期不使用，請將其放在原始包裝箱或相似箱子中儲存在溫度為 5℃～40℃， 相對濕度不大于 85%RH 的通風室內，空氣中不應含有腐蝕測量儀的有害雜質，且應避免日光直射。

儀器特別是連接被測件的測試導線應遠離強電磁場，以免對測量

九、使用測試夾具

儀器測試夾具或測試電纜應保持清潔，被測試器件引腳保持清潔，以保證被測器件與夾具接觸良好。

將測試夾具或測試電纜連接于本儀器前面板的 Hcur、Hpot、Lcur、Lpot 四個測試端上。對具有屏蔽外殼的被測件，可以把屏蔽層與儀器地“┴"相連。

注：沒有安裝測試夾具或測試電纜時，儀器將顯示一個不穩定的測量結果。

十、預熱

（1）為保證儀器精確測量，開機預熱時間應不少于 15 分鐘

（2）請勿頻繁開關儀器，以引起內部數據混亂。

十一、儀器的其它特性

（1）功耗：消耗功耗≤80VA。

（2）  外形尺寸（W*H*D）：400mm*132mm*385mm；

（3） 重量：約 10kg；

GDAT-S采用了 320×240 液晶顯示屏，顯示屏顯示的內容被劃分成如下的顯示區域，

1)顯示頁面區域

該區域指示當前頁面的名稱。

2)文件域

把光標移到該區域，可進行文件管理操作。文件管理操作包括：加載、保存和刪除。

3)工具域

一些不常用的功能，在顯示頁面沒有相應的設置域，被列入工具域中。

4)軟鍵區域

該區域被用于顯示軟鍵的功能定義。軟鍵的定義隨光標所在的域的位置不同而具有不同功能的定義。

5)測量結果/條件顯示區域

該區域顯示測試結果信息和當前的測試條件。

6)助手及數據輸入區域

該區域用于顯示系統提示信息以及用戶數據輸入信息。

十二、應用領域可分為以下方向

1.覆銅板介電常數測試儀技術擴展方向

?高頻電路設計?：結合阻抗測試（EIS）分析PCB基板材料的介電常數與信號完整性關系。

?儲能材料開發?：通過介電常數優化聚合物基復合材料，提升電容器能量密度。

2.覆銅板介電常數測試儀材料性能評估

?介電參數測量?：用于精確測定材料的介電常數（ε）和介質損耗角正切值（tanδ），為評估絕緣材料、陶瓷、復合材料等電學特性提供核心數據。

?性能優化支持?：通過分析介電參數與材料微觀結構的關系，指導改進材料配方及生產工藝，提升耐壓、絕緣或高頻適應性等性能。

3.覆銅板介電常數測試儀行業應用場景

?電力與電子工業?：檢測電力設備絕緣材料（如電纜、變壓器套管）的介電性能，保障電網安全運行；評估電子元器件基板材料的信號傳輸穩定性。

?科研與教育?：作為高校、科研機構實驗室的基礎設備，用于新型功能材料（如微波介質陶瓷、高分子復合材料）的研發及教學實驗。

?工業質檢?：在陶瓷電容器制造、高頻通信材料生產等領域，用于產品出廠前的介電性能合規性檢測。

4.覆銅板介電常數測試儀擴展功能應用

?多參數測量?：部分型號可同步測量電容、電感、Q值等參數，支持對電路元件特性及高頻傳輸線阻抗的全面分析。

?寬頻段適用?：通過諧振法（MHz級）或傳輸線法（GHz級）等不同原理，滿足從低頻絕緣材料到高頻微波基板的多場景測試需求。

技術特征示例典型設備如GDAT，BQS系列，支持17-240pF電容調節、1pF-25nF直接測量及1-1023的Q值范圍，具備自動換檔和數字頻率鎖定功能，確保在10kV高壓下仍能保持±0.5%的測量精度

5.覆銅板介電常數測試儀材料研發與性能優化

?新型材料開發?：評估陶瓷、聚合物、納米復合材料等的極化機制與能量損耗特性，指導配方優化（如高聚物通過調整ε值提升耐高溫性能）。

?老化與失效分析?：監測材料在溫度、濕度變化下的介電性能演變（如高溫下介電常數的非線性變化）。

?食品與農業科學?：通過介電常數間接檢測果蔬含水率、發酵程度，或優化食品干燥、殺菌工藝參數。

6.覆銅板介電常數測試儀電子與電力工業

?電容器與絕緣材料?：測試聚丙烯薄膜（ε≈2.3）、電解液等介質的介電常數與損耗因數（tanδ<0.005），確保電容器儲能效率和穩定性。

?高壓設備安全評估?：檢測變壓器油、絕緣紙的介質損耗角正切值（tanδ），預防絕緣擊穿風險。

?電子元器件制造?：評估液晶材料、半導體封裝材料的介電性能，優化顯示響應速度或器件可靠性。

7.覆銅板介電常數測試儀通信與航空航天

?射頻與微波材料?：優化微波基板（如Rogers材料ε≈3.3-6.6）、天線材料的介電常數，提升高頻信號傳輸效率。

?環境適應性?：測試航天器隔熱材料、航空復合材料在真空或高輻環境下的介電穩定性。

8.介電常數介質損耗測試儀工業質檢與生產控制

?化工與石油行業?：檢測有機溶劑、聚合物溶液的介電常數，優化涂料干燥性能或油品絕緣等級。

?汽車與能源設備?：評估電池隔膜、燃料電池電解質的介電特性，確保充放電效率與安全性。

?建筑與土木工程?：通過介電常數反演路基壓實度或監測混凝土結構中的水分分布。

9.覆銅板介電常數測試儀跨領域創新應用

?環境監測?：利用土壤介電特性分析水土污染程度或預測地質災害（如巖石介電異常與地震關聯性）。

?醫療與生物工程?：研究生物組織或材料的介電響應特性，輔助開發新型傳感器或診斷設備。

測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內)下電容率和介質損耗因數的推薦方法

范圍

本標準規定了在15 Hz~300 MHz的頻率范圍內測量電容率,介質損耗因數的方法,并由此計算某些數值，如損耗指數。本標準中所敘述的某些方法,也能用于其他頻率下測量。

本標準適用于測量液體、易熔材料以及固體材料。測試結果與某些物理條件有關,例如頻率、溫度、濕度,在特殊情況下也與電場強度有關。

有時在超過1000V的電壓下試驗,則會引起一些與電容率和介質損耗因數無關的效應,對此不予論述。

2 規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,

IEC 60247:1978液體絕緣材料相對電容率、介質損耗因數和直流電阻率的測量

3術語和定義

3.1

下列術語和定義適用于本標準。

相對電容率relative permittivity

e.

電容器的電極之間及電極周圍的空間全部充以絕緣材料時,其電容Cx與同樣電極構形的真空電容C之比

-**(1)

式中:

,一-相對電容率;

C一充有絕緣材料時電容器的電極電容:

C.真空中電容器的電極電容。

在標準大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對電容率e,等于1.000 53。因此,用這種電極構形在空氣中的電容C.來代替C。測量相對電容率ε,時,也有足夠的精確度。

在一個測量系統中,絕緣材料的電容率是在該系統中絕緣材料的相對電容率e,與真空電氣常數。的乘積。

在SI制中,電容率用法/米(F/m)表示。而且,在SI單位中,電氣常數e為;

￡。 8.854 x10'F/m;36*x10F/m在本標準中,用皮法和厘米來計算電容,真空電氣常數為:

3.2

介質損耗角dielectric loss angle

由絕緣材料作為介質的電容器上所施加的電壓與由此而產生的電流之間的相位差的余角。

3.3

介質損耗因數"dielectric dissipation factor

tand

損耗角e的正切。

3.4

[介質]損耗指數[dielectric]loss index

3.5

該材料的損耗因數tan8與相對電容率e，的乘積，

復相對電容率complex relative permittivity

由相對電容率和損耗指數結合而得到的:

4電氣絕緣材料的性能和用途

4.1電介質的用途

電介質一般被用在兩個不同的方面:

用作電氣回路元件的支撐,并且使元件對地絕緣及元件之間相互絕緣:

用作電容器介質,

4.2影響介電性能的因素

下面分別討論頻豐、溫度、濕度和電氣強度對介電性能的影響。

4.2.1頻率

因為只有少數材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內它們的e,和tane幾乎是恒定的,且被用作工程電介質材料,然而一般的電介質材料必須在所使用的頻率下測量其介質損耗因數和電容率。

電容率和介質損耗因數的變化是由于介質極化和電導而產生,最重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導致的界面極化所引起的。

4.2.2溫度

損耗指數在一個頻率下可以出現一個大值，這個頻率值與電介質材料的溫度有關。介質攢耗因數和電容率的溫度系數可以是正的或負的,這取決于在測量溫度下的介質損耗指數大值位置。

4.2.3濕度

極化的程度隨水分的吸收量或電介質材料表面水膜的形成而增加,其結果使電容率、介質損耗因數和直流電導率增大。

注:濕度的顯著影響常言發生在1MHz以下及微波棚率范圍內。

4.2.4電場強度

存在界面極化時,自由離子的數目隨電場強度增大面增加,其損耗指數大值的大小和位置也隨此而變。

在較高的頻率下,只要電介質中不出現局部放電，電容率和介質損耗因數與電場強度無關，

5試樣和電極

5.1固體絕緣材料

5.1.1試樣的幾何形狀

測定材料的電容率和介質損耗因數,好采用板狀試樣,也可采用管狀試樣。

在測定電容率需要較高精度時，大的誤差來自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚度應足夠大，以滿足測量所需要的精確度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點間厚度的變化。

對 1%的精確度來講，1.5 mm的厚度就足夠了，但是對于更高精確度，好是采用較厚的試樣，例如

6 mm-12 mm 測量厚度必須使測量點有規則地分布在整個試樣表面上，且厚度均勻度在士1%內。

如果材料的密度是已知的，則可用稱量法測定厚度 選取試樣的面積時應能提供滿足精度要求的試樣電容。測量 10 pF的電容時，使用有良好屏蔽保護的儀器。由于現有儀器的極限分辨能力約 1 pF,因此試樣應薄些，直徑為 10 cm或更大些

需要測低損耗因數值時，很重要的一點是導線串聯電阻引人的損耗要盡可能地小，即被測電容和該電阻的乘積要盡可能小 同樣，被測電容對總電容的比值要盡可能地大 一點表示導線電阻要盡可能低及試樣電容要小。第二點表示接有試樣橋臂的總電容要盡可能小，且試樣電容要大。因此試樣電容好取值為20 pF，在測量回路中，與試樣并聯的電容不應大于約5 pF,

5. 1.2 電極系統

5. 1.2. 1 加到試樣上的電極

電極可選用 5.1.3中任意一種。如果不用保護環。而且試樣上下的兩個電極難以對齊時，其中一個電極應比另一個電極大些。已經加有電極的試樣應放置在兩個金屬電極之間，這兩個金屬電極要比試樣上的電極稍小些。對于平板形和圓柱形這兩種不同電極結構的電容計算公式以及邊緣電容近似計算的經驗公式由表飛給出。

對于介質損耗因數的測量，這種類型的電極在高頻下不能滿足要求，除非試樣的表面和金屬板都非常平整。圖 〕所示的電極系統也要求試樣厚度均勻

5.1.2.2 試樣上不加電極

表面電導率很低的試樣可以不加電極而將試樣插人電極系統中測量，在這個電極系統中，試樣的一側或兩側有一個充滿空氣或液體的間隙。

平板電極或圓柱形電極結構的電容計算公式由表 3給出。

下面兩種型式的電極裝置特別合適

5. 1.2.2. 1 空氣填充測微計電極

當試樣插人和不插人時，電容都能調節到同一個值 ，不需進行測量系統的電氣校正就能測定電容率。電極系統中可包括保護電極

5. 1.2.2.2 流體排出法

在電容率近似等于試樣的電容率，而介質損耗因數可以忽略的一種液體內進行測量，這種測量與試樣厚度測量的精度關系不大。當相繼采用兩種流體時，試樣厚度和電極系統的尺寸可以從計算公式中消去試樣為與試驗池電極直徑相同的圓片，或對測微計電極來說，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應忽略不計 在測微計電極中，為了忽略邊緣效應，試樣直徑約比測微計電極直徑小兩倍的試樣厚度。

5. 1.2.3 邊緣效應

為了避免邊緣效應引起電容率的測量誤差，電極系統可加上保護電極。保護電極的寬度應至少為兩倍的試樣厚度，保護電極和主電極之間的間隙應比試樣厚度小。假如不能用保護環，通常需對邊緣電容進行修正，表 工給出了近似計算公式 這些公式是經驗公式，只適用于規定的幾種特定的試樣形狀

此外，在一個合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護環和無保護環的(比較)測量來獲得，用所得到的邊緣電容修正其他頻率和溫度下的電容也可滿足精度要求

5. 1.3 構成電極的材料

5. 1.3. 1 金屬箔電極

用極少量的硅脂或其他合適的低損耗粘合劑將金屬箔貼在試樣上。金屬箔可以是純錫或鉛，也可以是這些金屬的合金，其厚度大為100 pm，也可使用厚度小于10 I' m的鋁箔。但是，鋁箔在較高溫度下易形成一層電絕緣的氧化膜，這層氧化膜會影響測量結果，此時可使用金箔。

5. 1.3.2 燒熔金屬電極

燒熔金屬電極適用于玻璃、云母和陶瓷等材料，銀是普遍使用的，但是在高溫或高濕下，好采5f. }1k.

3.3 噴鍍金屬電極

鋅或銅電極可以噴鍍在試樣上，它們能直接在粗糙的表面上成膜。這種電極還能噴在布上，因為它們不穿透非常小的孔眼。

5. 1.3.4 陰極蒸發或高真空蒸發金屬電極

假如處理結果既不改變也不破壞絕緣材料的性能，而且材料承受高真空時也不過度逸出氣體，則本方法是可以采用的。這一類電極的邊緣應界限分明。

5.1.3.5 汞電極和其他液體金屬電極

把試樣夾在兩塊互相配合好的凹模之間，凹模中充有液體金屬，該液體金屬必須是純凈的。汞電極不能用于高溫，即使在室溫下用時，也應采取措施，這是因為它的蒸氣是有毒的伍德合金和其他低熔點合金能代替汞。但是這些合金通常含有錫,錫象汞一樣，也是毒性元素。這些合金只有在良好抽風的房間或在抽風柜中才能用于 100℃以上，且操作人員應知道可能產生的健康危害

5.1.3.6 導電漆

無論是氣干或低溫烘干的高電導率的銀漆都可用作電極材料。因為此種電極是多孔的，可透過濕氣，能使試樣的條件處理在涂上電極后進行，對研究濕度的影響時特別有用。此種電極的缺點是試樣涂上銀漆后不能馬上進行試驗，通常要求 12 h以上的氣干或低溫烘干時間，以便去除所有的微量溶劑，否則，溶劑可使電容率和介質損耗因數增加。同時應注意漆中的溶劑對試樣應沒有持久的影響。

要使用刷漆法做到邊緣界限分明的電極較困難，但使用壓板或壓敏材料遮框噴漆可克服此局限。

但在高的頻率下，因銀漆電極的電導率會非常低，此時則不能使用。

5.1.3.7 石墨

一般不推薦使用石墨，但是有時候也可采用，特別是在較低的頻率下。石墨的電阻會引起損耗的顯

著增大，若采用石墨懸浮液制成電極，則石墨還會穿透試樣。

5.1.4 電極的選擇

5.1.4.1 板狀試樣

考慮下面兩點很重要:

a) 不加電極，測量時快而方便，并可避免由于試樣和電極間的不良接觸而引起的誤差。

b) 若試樣上是加電極的，由測量試樣厚度 h時的相對誤差 △h1h所引起的相對電容率的相對誤差 △。r/:r可由下式得到:

Ef— 試樣浸人所用流體的相對電容率，對于在空氣中的測量則。r等于 to

對于相對電容率為 10以上的無孔材料，可采用沉積金屬電極。對于這些材料，電極應覆蓋在試樣的整個表面上，并且不用保護電極。對于相對電容率在 3-10之間的材料，能給出高精度的電極是金屬箔、汞或沉積金屬，選擇這些電極時要注意適合材料的性能。若厚度的測量能達到足夠精度時，試樣上不加電極的方法方便而更可取。假如有一種合適的流體，它的相對電容率已知或者能很準確地測出，則采用流體排出法是好的。

5. 1.4.2 管狀試樣

對管狀試樣而言，最合適的電極系統將取決于它的電容率、管壁厚度、直徑和所要求的測量精度。

一般情況下，電極系統應為一個內電極和一個稍為窄一些的外電極和外電極兩端的保護電極組成，外電極和保護電極之間的間隙應比管壁厚度小 對小直徑和中等直徑的管狀試樣，外表面可加三條箔帶或沉積金屬帶，中間一條用作為外電極(測量電極)，兩端各有一條用作保護電極。內電極可用汞，沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸。

高電容率的管狀試樣，其內電極和外電極可以伸展到管狀試樣的全部長度上，可以不用保護電極大直徑的管狀或圓筒形試樣，其電極系統可以是圓形或矩形的搭接，并且只對管的部分圓周進行試驗。這種試樣可按板狀試樣對待，金屬箔、沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸內電極與金屬箔或沉積金屬膜的外電極和保護電極一起使用。如采用金屬箔做內電極，為 了保證電極和試樣之間的良好接觸，需在管內采用一個彈性的可膨脹的夾具。

對于非常準確的測量，在厚度的測量能達到足夠的精度時，可采用試樣上不加電極的系統。對于相對電容率 。r不超過 10的管狀試樣，方便的電極是用金屬箔、汞或沉積金屬膜。相對電容率在 10以上的管狀試樣，應采用沉積金屬膜電極;瓷管上可采用燒熔金屬電極。電極可像帶材一樣包覆在管狀試樣的全部圓周或部分圓周上。

5.2 液體絕緣材料

5.2. 1 試驗池的設計

對于低介質損耗因數的待測液體，電極系統最重要的特點是:容易清洗、再裝配(必要時)和灌注液體時不移動電極的相對位置。此外還應注意:液體需要量少，電極材料不影響液體，液體也不影響電極材料，溫度易于控制 ，端點和接線能適當地屏蔽;支撐電極的絕緣支架應不浸沉在液體中，還有，試驗池不應含有太短的爬電距離和尖銳的邊緣 ，否則能影響測量精度滿足上述要求的試驗池見圖2一圖4 電極是不銹鋼的，用硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃作絕緣。圖 2

和圖 3所示的試驗池也可用作電阻率的測定，IEC 60247;1978對此已詳細敘述

由于有些液體如氯化物，其介質損耗因數與電極材料有明顯的關系，不銹鋼電極不總是最合適的有時，用鋁和杜拉鋁制成的電極能得到比較穩定的結果。

5.2.2 試驗池的準備

應用一種或幾種合適的溶劑來清洗試驗池，或用不含有不穩定化合物的溶劑多次清洗。可以通過化學試驗方法檢查其純度，或通過一個已知的低電容率和介質損耗因數的液體試樣測量的結果來確定當試驗池試驗幾種類型的絕緣液體時，若單獨使用溶劑不能去除污物，可用一種柔和的擦凈劑和水來清潔試驗池的表面 若使用一系列溶劑清洗時則最后要用大沸點低于 100℃的分析級的石油醚來再次清洗，或者用任一種對一個已知低電容率和介質損耗因數的液體測量能給出正確值的溶劑來清洗，并且

這種溶劑在化學性質上與被試液體應是相似的。推薦使用下述方法進行清洗。

試驗池應全部拆開，地清洗各部件，用溶劑回流的方法或放在未使用溶劑中攪動反復洗滌方法均可去除各部件上的溶劑并放在清潔的烘箱中，在 110℃左右的溫度下烘十 30 min待試驗池的各部件冷卻到室溫，再重新裝配起來。池內應注人一些待試的液體，停幾分鐘后，倒出此液體再重新倒人待試液體，此時絕緣支架不應被液體弄濕。

在 上述各步驟中，各部件可用干凈的鉤針或鉗子巧妙地處理，以使試驗池有效的內表面不與手接觸

注 1:在同種質量油的常規試驗中，上面所說的清洗步驟可以代之為在每一次試驗后用沒有殘留紙屑的千紙簡單地

擦擦試驗池。

注2:采用溶劑時，有些溶劑特別是苯、四抓化碳、甲苯、二甲苯是有毒的，所以要注意防火及毒性對人體的影響，此外，抓化物溶劑受光作用會分解。

5.2.3 試驗池的校正

當需要高精度測定液體電介質的相對電容率時，應首先用一種已知相對電容率的校正液體(如苯)

來測定“電極常數" 。

“電極常數"C。的確定按式(14):

來算液體未知相對電容率EX o

式中:

= Co一 C

_CX一Cg

Cg— 校正電容;

Co— 空氣中電極裝置的電容;

C— 電極常數;

CX— 電極裝置充有被試液體時的電容;

Ex— 液體的相對電容率。

假如 Co I C。和 Cx值是在:。是已知的某一相同溫度下測定的，則可求得高精度的。x值。

采用上述方法測定液體電介質的相對電容率時，可保證其測得結果有足夠的精度，因為它消除了由于寄生電容或電極間隙數值的不準確測量所引起的誤差。

6 測f方法的選擇

測量電容率和介質損耗因數的方法可分成兩種:零點指示法和諧振法。

6.1 零點指示法適用于頻率不超過50 MHz時的測量。測量電容率和介質損耗因數可用替代法;也就是在接人試樣和不接試樣兩種狀態下，調節回路的一個臂使電橋平衡。通常回路采用西林電橋、變壓器電橋(也就是互感藕合比例臂電橋)和并聯 T型網絡。變壓器電橋的優點:采用保護電極不需任何外加

附件或過多操作，就可采用保護電極;它沒有其他網絡的缺點。

6.2 諧振法適用于10 kHz一幾百MHz的頻率范圍內的測量。該方法為替代法測量，常用的是變電抗法。但該方法不適合采用保護電極。

注:典型的電橋和電路示例見附錄。附錄中所舉的例子自然是不全面的，敘述電橋和側量方法報導見有關文獻和該種儀器的原理說明書

7 試驗步驟

7. 1 試樣的制備

試樣應從固體材料上截取，為了滿足要求，應按相關的標準方法的要求來制備。

應精確地測量厚度，使偏差在士(0. 2%士。.005 mm)以內，測量點應均勻地分布在試樣表面。必要

時，應測其有效面積。

7.2 條件處理

條件處理應按相關規范規定進行。

7.3 測f

電氣測量按本標準或所使用的儀器(電橋)制造商推薦的標準及相應的方法進行。

在 1 MHz或更高頻率下，必須減小接線的電感對測量結果的影響。此時，可采用同軸接線系統(見

圖 1所示)，當用變電抗法測量時，應提供一個固定微調電容器。

8 結果

8.1 相對電容率 E,

試樣加有保護電極時其相對電容率。r可按公式(1)計算，沒有保護電極時試樣的被測電容Cl, 包括

了一個微小的邊緣電容 Ce，其相對電容率為:

公 式 中:

E,— 相對電容率;

Cl,— 沒有保護電極時試樣的電容;

C,— 邊緣電容;

Co—

法向極間電容;

Co和 C。能從表 1計算得來。

必要時應對試樣的對地電容、開關觸頭之間的電容及等值串聯和并聯電容之間的差值進行校正。

測微計電極間或不接觸電極間被測試樣的相對電容率可按表 2、表 3中相應的公式計算得來。

8.2 介質損耗因數 tan8

介質損耗因數 tans按照所用的測量裝置給定的公式，根據測出的數值來計算。

8.3 精度要求

在第5章和附錄 A中所規定的精度是:電容率精度為士1%，介質損耗因數的精度為士(5%士0.000 5)。這些精度至少取決于三個因素:即電容和介質損耗因數的實測精度;所用電極裝置引起的這些量的校正精度;極間法向真空電容的計算精度(見表 1).

在較低頻率下，電容的測量精度能達士(0. 1%士。02 pF)，介質損耗因數的測量精度能達士(2%士0.000 05)。在較高頻率下，其誤差增大，電容的測量精度為士(0. 5%士0. 1 pF)，介質損耗因數的測量

精度為士(2%土。.000 2).

對于帶有保護電極的試樣，其測量精度只考慮極間法向真空電容時有計算誤差。但由被保護電極和保護電極之間的間隙太寬而引起的誤差通常大到百分之零點幾，而校正只能計算到其本身值的百分之幾。如果試樣厚度的測量能精確到士。.005 mm，則對平均厚度為 1. 6 mm的試樣，其厚度測量誤差能達到百分之零點幾。圓形試樣的直徑能測定到士0. 1%的精度，但它是以平方的形式引人誤差的，綜合這些因素，極間法向真空電容的測量誤差為10.5%e對表面加有電極的試樣的電容，若采用測微計電極測量時，只要試樣直徑比測微計電極足夠小，則只需要進行極間法向電容的修正。采用其他的一些方法來測量兩電極試樣時，邊緣電容和對地電容的計算將帶來一些誤差，因為它們的誤差都可達到試樣電容的2%-40%。根據目前有關這些電容資料，計算邊緣電容的誤差為 10%，計算對地電容的誤差為25 。因此帶來總的誤差是百分之幾十到百分之幾。當電極不接地時，對地電容誤差可大大減小。

采用測微計電極時，數量級是。.03的介質損耗因數可測到真值的士0.000 3，數量級0.000 2的介質損耗因數可測到真值的士。.000 05。介質損耗因數的范圍通常是。.000 1-0. 1，但也可擴展到。.1

以上。頻率在10 MH:和20 MHz之間時，有可能檢測出。.00002的介質損耗因數。1-5的相對電容率可測到其真值的士20o，該精度不僅受到計算極間法向真空電容測量精度的限制，也受到測微計電極系統誤差的限制。

9 試驗報告

試驗報告中應給出下列相關內容:

絕緣材料的型號名稱及種類、供貨形式、取樣方法、試樣的形狀及尺寸和取樣 日期(并注明試樣厚度

和試樣在與電極接觸的表面進行處理的情況);

試樣條件處理的方法和處理時間;

電極裝置類型，若有加在試樣上的電極應注明其類型;

測量儀器;

試驗時的溫度和相對濕度以及試樣的溫度;

施加的電壓;

施加的頻率;

相對電容率。r(平均值);

介質損耗因數 tans(平均值);

試驗 日期 ;

相對電容率和介質損耗因數值以及由它們計算得到的值如損耗指數和損耗角，必要時，應給出與溫度和頻率的關系。

試樣的相對電容率:

其 中

C,— 電極之間被測的電容;

In一一 自然對數;

Ig一一常用對數