介电常数测试仪使用方法

介电常数测试仪

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4.1 ZJD-B介电常数测试仪装置图示：

1 圆筒电容器。  2 平板电容器。  3圆筒测微杆。

4 平板测微杆。  5 圆筒测微头。  

4.2 被测样品的准备：

被测样品要求为圆形，直径38~42 mm配ZJD-B。这是减小因样品边缘泄漏和边缘电场引起的误差的有效办法。样品厚度可在1~5mm之间，如太薄或太厚则测试精度就会下降，样品要尽可能平直。

注意：在操作中要十分注意样品的清洁，要戴手套或用镊子取放样品。

下面推荐一种能提高测试精确性的方法：准备二片厚0.05mm的圆形锡膜。直径和平板电容器极片一致，锡膜两面均匀地涂上一层薄薄的凡士林，它起粘附作用，又能排除接触面之间残余空气。把锡膜再粘在平板电容器两个极片上，粘好后，极片呈镜面状为佳。然后，放上被测样品。

4.3 介电常数测试仪测试前准备：

先要详细了解本装置配用Q表的使用方法，操作时，要避免人体感应的影响，即调节本装置时，手臂尽可能离开本装置。

持不变。试样电容近似于△C，即是可变电容器电容的变化量。

测量误差主要来自二次指示器的标定刻度，以及在连线中尤其是在可变电容器和试样的连线中所引入的阻抗。

4.3.1 检查Q表是否正常工作

a ) 将250-100μH电感器（一般先用250μH），接在Q表“Lx”接线柱上。

b) 频率调至1MHz。

c ) 微调电容器置于“0pF”处（ZJD-B无微调电容），调节主调电容器，使其谐振，Q值应指示在160左右，调谐电容值刻度在100pF附近，表示Q表处于正常工作状态。

4.4 国标GB/T 1409-2006，推荐Q表法测试绝缘材料的介质损耗因数和介电常数程序：

4.4.1 先完成4.3规定的测试前准备基础上进行正常测试。

4.4.2 把本测试装置ZJD-B插到Q表测试回路的“Cx”二个端子上（如下图）。把圆筒电容器置于12.5mm处，平板电容器置于3 mm处。

4.4.3 把被测样品放置于二极片之间，到二极片夹住样品止。

4.4.4 调节Q表的调谐电容器，使其谐振，此时读取Q值记为Qt，调谐电容的刻度记为Ct。

4.4.5 松开平板电容器极片，取出被测样品，但平板电容器仍在置于有样品时的刻度处，保持极片距离和有样品时一致。

4.4.6 再次调节Q表的调谐电容器，再次谐振，此时读取的Q值为Qo（Qo总是比Qt高，对优质绝缘材料，二者较接近，要仔细调谐,并要利用Q表的Q记忆功能，得到正确的Q值）。调谐电容的刻度记为C0（C0总是比Ct大）对低介电常数材料，电容变化值（ΔC）较小，可考虑使用Q表的ΔC调节旋钮或用ZH914,ZH915测试装置上圆筒电容器的读数变化换算成ΔC，以提高测试精度。

4.4.7试样的损耗因数计算公式为：

 试样的介电常数测试仪计算公式为：

式中：

C0：电路中的总电容，包括电压表以及电感线圈本身的电容，一般以无试样时，Q表谐振电容值为C0（即Q表调谐电容指示值）。

△C：是移除试样后再谐振时电容值（C0）与有样品时调谐电容值（C0）之差，即：△C= C0- Ct（有试样时测得电容值）

Cp：极片空气介质结构电容，Cp= r 2 /3.6d ,式中r为测试夹具平板电极的半经，对ZJD-B而言r =1.9。所以当用厚度(d)为2mm样品测试时，用ZJD-B测Cp=5pF。同样可以查看附图1板间隙曲线得到Cp值。

Qt：有试样时测得Q值。  Qo：无试样时测得Q值。

4.5 另一种介质损耗因数和介电常数测试仪方法（变电纳法）：

4.5.1调节平板电容器测微杆，使二极片相接为止，读取刻度值记为D0。这时测微杆应处在0mm处附近。

4.5.2再松开二极片，把被测样品插入二极片之间，调节平板电容器测微杆，到二极片夹住样品止。这时能读取新的刻度值，记为D1，这时样品厚度D2=D1-D0。

4.5.3把圆筒电容器置于10mm处。

4.5.4设置Q表的测试频率，例如1MHz，调节Q表调谐电容，使之谐振，读得Q值。

4.5.5 先顺时针方向，后逆时针方向，调节圆筒电容器，读取当Q表指示Q值为原值的一半时测微杆上二个刻度值，取这二个值之差，记为M1。举例：谐振时Q值为200，先顺时针方向转，Q值下降呈100时，圆筒刻度计为8mm，再逆时针转至再次出现Q值降至100时，刻度计为11mm，测二值之差M1=3。

4.5.6再调节圆筒电容器，使Q表再次谐振。即圆筒电容器重新回到10mm处。

4.5.7取出平板电容器中的样品，这时Q表又失谐，调节平板电容器，使再谐振，读取测微杆上的读值D3，其变化值为D4=D3-D0。

4.5.8 和4.4.5款操作一样，得到新的二个值之差，记为M2，M2总比M1小。

4.5.9 计算测试结果：

被测样品的介电常数：

∑=D2/D4

被测样品的介质损耗因数：

tanδ=K（M1-M2）/2Cp 

式中：K为圆筒电容器线性变化率，应为0.33/mm。

      Cp 见附图1

一般按以上公式计算的结果，其精度和重复性是能满足的。但对介电常数大的被测样品（即样品从平板样品放入和取出平板电容器刻度值变化较大），边缘效应电容对测试会有较显著的影响。这时可按下列公式计算：

∑=（C2+CF2-CF）/C1

tanδ=K（M1-M2）/3.46（C2+CF2-CF1）

式中：C1=D1刻度时平板电容器空气介质电容量（见附图一）

C2=D3刻度时平板电容器空气介质电容量（见附图一）

CF1=D1刻度时的边缘效应电容量（见附图二）

CF2=D3刻度时的边缘效应电容量（见附图二）

4.6附录：国标GB/T 1409-2006“测量电气绝缘材料在工频，音频，高频下电容率和介质损耗因数”和美标ASTD D150的测试方法摘录如下：

  介电常数测试仪谐振法（Q表法）

谐振法或Q表法是在10kHz～100MHz的频率范围内使用。它的原理是基于在一个谐振电路中感应一个已知的弱小电压时，测量在该电路出现的电压。下图表示这种电路的常用形式，在线路中通过一个共用电阻R将振荡器信号耦合到调谐回路上，也可用其他的耦合方法。

    介电常数测试仪谐振法的电原理图

操作程序是在规定的频率下将输入电压或电流调节到一个已知值，然后调节谐振电路达到Zda谐振，观察此时的电压Uo(相应为Qo)。然后将试样接到相应的接线端上，再调节可变电容使电路重新谐振，观察新的电压U1（相应为Qt）的值。

持不变。试样电容近似于△C，即是可变电容器电容的变化量。

测量误差主要来自二次指示器的标定刻度，以及在连线中尤其是在可变电容器和试样的连线中所引入的阻抗。

4.7 介电常数测试仪其他应用使用方法：

使用本测试装置和Q表配用，对绝缘材料以及其它高阻性能的薄材，例如：优质纸张、优质木材、粉压片料等，进行相对测量。其测试方法就非常简便、实用。采取被测样品和标准样品相比较方法，就能灵敏地区别二者之间的细微差别，例如含水量，配用原料变动等等。

测试时先把标准样品放入平板电容器，调节Q表频率，谐振后读得Q值。再换上被测样品，调节圆筒电容器，再谐振，看Q值变化，如Q值变化很小，说明标准样品和被测样品高频损耗值一致，反之，说明二者性能有区别，如圆筒电容器调节不能再谐振，通过调节Q表频率才能谐振，且频率变化较大。说明被测样品和标准样品的配用原材料使其介电常数相差很大。

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