介電常數測試儀(測試方法)參數:
1、測量范圍及誤差
本電橋的環境溫度為20±5℃,相對濕度為30%-80%條件下,應滿足下列表中的技術指示要求。
在Cn=100 pF、R4=3183.2(Ω)時:
測量項目 | 測量范圍 | 測量誤差 |
電容量Cx | 40pF—20000pF | ±0.5% Cx±2pF |
介損損耗tgδ | 0-1 | ±1.5% tgδx±0.0001 |
在Cn=100 pF、R4=318.3(Ω)時:
測量項目 | 測量范圍 | 測量誤差 |
電容量Cx | 4pF—2000pF | ±0.5% Cx±3pF |
介損損耗tgδ | 0-0.1 | ±1.5% tgδx±0.0001 |
2.相對濕度/溫度:30~85%;0~40℃
3.工作電壓:220V10%,50HZ
4.測溫范圍:0~199.9℃,誤差1+0.1℃
5.控溫范圍:室溫~199.9℃,穩定度(1+0.1)℃
6.由室溫加熱至控溫值:不大于45min
7.加熱功率:< 1000W(包括內、外加熱器)
8.兩極空間距離:2mm
9.空杯電容量:60±2pF
10.最大測量電壓:工頻2000V
11.空杯tgδ:≤5×10-5
12.液體容量:約40mm3
13.電極材料:不銹鋼
14.重量:約10kg
介電常數測試方法:
介電常數描述的是材料與電場之間的相互作用。介電常數 (K*)等于復數相對介電常數(ε*r),或復數介電常數(ε*)與真空介電常數(ε0)的比值。復數相對介電常數的實部(ε‘r) 表示外部電場有多少電能儲存到材料中;對于絕大多數固體和液體來說,ε’r>1。
復數相對介電常數的虛部(ε“r) 稱為損耗系數,表示材料中儲存的電能有多少消耗或損失到外電場中。ε"r始終>0,且通常遠遠小于ε‘r。損耗系數同時包括介電材料損耗和電導率的效應。
果用簡單的矢量圖表示復數介電常數,那么實部和虛部的相位將會相差90°。其矢量和與實軸(ε’r)形成夾角δ。通常使用這個角度的正切值tanδ或損耗角正切來表示材料的相對“損耗"。
使用平行板法測量介電常數
當使用阻抗測量儀器測量介電常數時,通常采用平行板法。平行板法在ASTM D150標準中又稱為三端子法,其原理是通過在兩個電極之間插入一個材料或液體薄片組成一個電容器,然后測量其電容,根據測量結果計算介電常數。在實際測試裝置中,兩個電極配備在夾持介電材料的測試夾具上。阻抗測量儀器將測量電容(C)和耗散(D)的矢量分量,然后由軟件程序計算出介電常數和損耗角正切。
當簡單地測量兩個電極之間的介電材料時,在電極邊緣會產生雜散電容或邊緣電容,從而使得測得的介電材料電容值比實際值大。邊緣電容會導致電流流經介電材料和邊緣電容器,從而產生測量誤差。
使用保護電極,可以消除邊緣電容所導致的測量誤差。保護電極會吸收邊緣的電場,所以在電極之間測得的電容只是由流經介電材料的電流形成,這樣便可以獲得準確的測量結果。當結合使用主電極和保護電極時,主電極稱為被保護電極。
接觸電極法
這種方法通過測量與被測材料(MUT)直接接觸的電極的電容來推導出介電常數。
介電常數和損耗角正切通過以下公式計算:

tanδ=D
其中Cp: MUT的等效平行電容 [F]
D: 耗散系數 (測量值)
tm: MUT 的平均厚度 [m]
A: 被保護電極的表面積 [m2]
d: 被保護電極的直徑 [m]
ε0: 自由空間的介電常數 =8.854 x 10-12 [F/m]
接觸電極法不需要制備任何材料,而且測量操作非常簡單,因此得到廣泛的使用。不過在用這種方法進行測量時,如果沒有考慮到空氣間隙及其影響,那么可能會產生嚴重的測量誤差。
當電極直接接觸 MUT 時,MUT 與電極之間會形成一個空氣間隙。無論 MUT 兩面組成得多么平坦和平行,都不可避免會產生空氣間隙。這個空氣間隙會導致測量結果出現誤差,因為測量的電容實際上是介電材料與空氣間隙串聯結構的電容。


通過用薄膜電極接觸介電材料的表面,可以減小空氣間隙的影響。雖然需要進行額外的材料制備 (制作薄膜電極),但可以實現最準確的測量。
非接觸電極法
非接觸電極法從概念上來說融合了接觸電極法的優勢,并避免了其缺點。它不需要薄膜電極,但仍可解決空氣間隙效應。根據在有 MUT 和沒有 MUT 時獲得的兩個電容測量結果推導出介電常數。
理論上,電極間隙 (tg)應比 MUT的厚度 (tm) 略微小一點。換句話說,空氣間隙(tg-tm) 應遠遠小于 MUT 的厚度(tm)。要想正確執行測量,必須滿足這些要求。最少要進行兩次電容測量,以便使用測量結果計算介電常數。
介電常數測試儀(測試方法)工作環境:
1、環境溫度:0℃~+40℃;
2、相對濕度:<80%;
3、電源:220V±22V,50Hz±2.5Hz。
試驗步驟:
1、按照Q表的操作規程調整儀器,選定測量頻率,測定C1和Q1的值。
2、將試樣放入測試電極中,并調節電容器C,使電路諧振,達到最大Q值記下調諧電容量C2和Q2的值。
3、將試樣從測試電極中取出,調節C或測試電極的距離,使電路重新諧振,記下C、或測試電極的校正電容值與Q值,北京智德創新檢測儀器并根據測試值計算出損耗角tanδ與介電常數ε。
4、其他高頻測試儀器按其說明書進行操作,北京智德創新檢測儀器通過測試值計算出損耗角tanδ和介電常數ε。
試驗條件:
1、試樣表面應清潔、平滑,無裂紋、氣泡和雜質等,試樣表面應用蘸有無水乙醇的布擦洗。
2、試樣應在標準實驗室溫度及濕度下至少調節24h。
3、當試樣處理有特殊要求時,可按其產品標準規定的進行。
測試意義:
1、介電常數——北京智德創新檢測儀器絕緣材料通常以兩種不同方式來使用,即(1)用于固定電學網絡部件,同時讓其彼此以及與地面絕緣;(2)用于起到某一電容器的電介質作用。在第一種應用中,通常要求固定的電容盡可能小,同時具有可接受且一致的機械,化學和耐熱性能。因此要求電容率具有一個低值。在第二種應用中,要求電容率具有一個高值,以使得電容器能夠在外型上能盡可能小。有時使用電容率的中間值來評估在導體邊緣或末端的應力,以將交流電暈降至最小。
2、交流損耗——對于這兩種場合(作為電學絕緣材料和作為電容器電介質),交流損耗通常必須是比較小的,以減小材料的加熱,同時將其對網絡剩余部分的影響降至最小。在高頻率應用場合,特別要求損耗指數具有一個低值,因為對于某一給定的損耗指數,電介質損耗直接隨著頻率而增大。在某些電介質結構中,例如試驗用終止襯套和電纜所用的電介質,通常電導增加可獲得損耗增大,這有時引入其來控制電壓梯度。在比較具有近似相同電容率的材料時或者在材料電容率基本保持恒定的條件下使用任何材料時,這可能有助于考慮耗散因子,功率因子,相位角或損耗角。
3、相關性——北京智德創新檢測儀器當獲得適當的相關性數據時,耗散因子或功率因子有助于顯示某一材料在其它方面的特征,例如電介質擊穿,濕分含量,固化程度和任何原因導致的破壞。然而,由于熱老化導致的破壞將不會影響耗散因子,除非材料隨后暴露在濕分中。當耗散因子的初始值非常重要的,耗散因子隨著老化發生的變化通常是及其顯著的。
典型用戶:
滄州大化集團
中國計量大學
河南平煤神馬聚碳材料有限責任公司
溫州市鹿城區科學技術局
東莞初創應用材料有限公司
北京航空航天大學
中國科學技術大學
惠州市杜科新材料有限公司
寧波東爍新材料科技有限公司
云南能投硅材科技發展有限公司
天津科技大學
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