電容率介電常數(shù)測試儀 讀數(shù)清晰,無須換算,操作簡便,全參數(shù)液晶顯示，自動化測量技術，雙數(shù)碼化調諧，雙掃描技術，雙測試要素輸入。

 電容率介電常數(shù)測試儀

 定義：

相對 電 容 率 relativep ermittivity
ε_r
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 C_x與同樣電極構形的真空電容C_o 之比:

       Cx

εr = ——          ----------------（1）

       Co

式 中 :
ε_r  — 相對電容率;
C_X  —--  充有絕緣材料時電容器的電極電容;
C_o  —-- 真空中電容器的電極電容。
在標準大氣壓下，不含二氧化碳的于燥空氣的相對電容率ε_r等于1.00053。因此，用這種電極構形在空氣中的電容C_a來代替C_o測量相對電容率ε_r時，也有足夠的精確度。
在 一 個 測量系統(tǒng)中，絕緣材料的電容率是在該系統(tǒng)中絕緣材料的相對電容率ε_r與真空電氣常數(shù)ε_o的乘積.
在 S I制 中，jue對電容率用法/米(F/m )表示。而且。在SI單位中，電氣常數(shù)ε_o為:
                         1

ε。=8. 854 X 10 ¹² F/m≈----- ×10⁹ F/m     --------(2)

                        36π

在本標準中，用皮法和厘米來計算電容，真空電氣常數(shù)為:

ε_o= 0. 088 54 pF/cm

介質損耗角dielectric loss angle

δ
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(chǎn)生的電流之間的相位差的余角。

介質損耗因數(shù)  dielectric dissipation factor

tanδ損耗角δ的正切。

〔介質〕損耗指數(shù)
ε^〃_r

該材料的損耗因數(shù)tanδ與相對電容率ε_r的乘積

復相對電容率complex relative permittivi

ε_r      由相對電容率和損耗指數(shù)結合而得到的：

ε_r    = ε'_r  －　 ｊε^〃_{r      -----------（3）}

ε^〃_r＝　ε_{r           -------------（4）}

ε^〃_r＝　ε_{r            ——————（5）}

　　　　ε^〃_r

Tanδ = --              -----------（6）

　　　　ε^'_r

式中：

ε_{r     --------}  復相對電容率；

ε^〃_{r   --------}  損耗指數(shù)；

ε^'_r、ε_{r  -----} 相對電容率；

Tanδ ----------- 介質損耗因數(shù)。
注 :有損耗的電容器在任何給定的頻率下能用電容C_s和電阻R_s的串聯(lián)電路表示，或用電容C_p和電阻R_p(或電導G₁, )的并聯(lián)電路表示

　　　　?。薄　　　　。?sub>ｐ

 Tanδ＝----　＝　--－        ----------（7）    

　　　　ωC_pR_p         ωC_p         

 Tanδ＝ωC_sR_s               ---------------（8）

式中：

C_s— 串聯(lián)電容;
R_s— 串聯(lián)電阻。

C_p --并聯(lián)電容；

R_p --并聯(lián)電阻。
雖然以并聯(lián)電路表示一個具有介質損耗的絕緣材料通常是合適的，但在單一頻率下，有時也需要以電容C_s和電阻R_s的串聯(lián)電路來表示。
串聯(lián)元件與并聯(lián)元件之間，成立下列關系:

       C_s

C_p = -----------            -----------------（9）

     1+tan²δ  

      1+tan²δ

R_p =--------------- R_{s       ----------------（10）}

       Tan²δ

           1

ωCsRs = ------------         ----------------（11）

          ωC_pR_p

式(9)、 (10)、(11)中：Cs、Rs、Cp、Rp、tanδ同式(7)、(8)。
無論串聯(lián)表示法還是并聯(lián)表示法，其介質損耗因數(shù)tanδ是相等的.
假如測量電路依據(jù)串聯(lián)元件來產(chǎn)生結果，且tan'δ 太大而在式(9)中不能被忽略，則在計算電容率前必須先計算并聯(lián)電容。
本標準中的計算和側量是根據(jù)電流(ω=2πf)正弦波形作出的.

電容率介電常數(shù)測試儀  技術參數(shù)：

1．Q值測量
a．Q值測量范圍：2～1023。
b．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔。
c．標稱誤差
     頻率范圍（100kHz～10MHz）： 頻率范圍（10MHz～160MHz）：
     固有誤差：≤5％±滿度值的2% 固有誤差：≤6％±滿度值的2%
     工作誤差：≤7％±滿度值的2% 工作誤差：≤8％±滿度值的2%
2．電感測量范圍：4.5nH~7.9mH
3．電容測量：1~205
     主電容調節(jié)范圍：18～220pF
     準確度：150pF以下±1.5pF； 150pF以上±1%
     注：大于直接測量范圍的電容測量見后頁使用說明
4.  信號源頻率覆蓋范圍
     頻率范圍CH1:0.1～0.999999MHz, CH2: 1～9.99999MHz,
     CH3:10～99.9999MHz, CH1 :100～160MHz,
5．Q合格指示預置功能:      預置范圍：5～1000。
6．B-測試儀正常工作條件
a.  環(huán)境溫度：0℃～+40℃；
b．相對濕度：<80％；
c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。
7．其他
a．消耗功率：約25W；
b．凈重：約7kg；
c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

特點：

作為一代的通用、多用途、多量程的阻抗測試儀器，測試頻率上限達到目前高的160MHz。

1 雙掃描技術 - 測試頻率和調諧電容的雙掃描、自動調諧搜索功能。

2 雙測試要素輸入 - 測試頻率及調諧電容值皆可通過數(shù)字按鍵輸入。

3 雙數(shù)碼化調諧 - 數(shù)碼化頻率調諧，數(shù)碼化電容調諧。

4 自動化測量技術 -對測試件實施 Q 值、諧振點頻率和電容的自動測量。

5 全參數(shù)液晶顯示 – 數(shù)字顯示主調電容、電感、 Q 值、信號源頻率、諧振指針。

6 DDS 數(shù)字直接合成的信號源 -確保信源的高葆真，頻率的高精確、幅度的高穩(wěn)定。

7 計算機自動修正技術和測試回路*化 —使測試回路 殘余電感減至低，** Q 讀數(shù)值在不同頻率時要加以修正的困惑。

影響介電性能的因素
 下面分別討論頻率、溫度、濕度和電氣強度對介電性能的影響。
1、頻率
    因為只有少數(shù)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 。r和 tans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(shù)和電容率。
    電容率和介質損耗因數(shù)的變化是由于介質極化和電導而產(chǎn)生，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.
2、溫度
    損耗指數(shù)在一個頻率下可以出現(xiàn)一個大值，這個頻率值與電介質材料的溫度有關。介質損耗因數(shù)和電容率的溫度系數(shù)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(shù)大值位置。
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(shù)和直流電導率增大。因此試驗前和試驗時對環(huán)境濕度進行控制是*的.
    注:濕度的顯著影響常常發(fā)生在 1MHz以下及微波頻率范圍內。
4、電場強度
    存在界面極化時，自由離子的數(shù)目隨電場強度增大而增加，其損耗指數(shù)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(xiàn)局部放電，電容率和介質損耗因數(shù)與電場強度無關。

電極系統(tǒng)
 1 加到試樣上的電極
 電極可選用任意一種。如果不用保護環(huán)。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(jīng)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(jīng)驗公式由表1給出.
 對于介質損耗因數(shù)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 1所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻
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(tǒng)中測量，在這個電極系統(tǒng)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
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(jié)到同一個值 ，不需進行測量系統(tǒng)的電氣校正就能測定電容率。電極系統(tǒng)中可包括保護電極.
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(shù)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(tǒng)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。

                         圖 1   用于固體介質測f的測徽計— 電容器裝皿

1-- 側徽計頭;             

2— 連接可調電極(B)的金屬波紋管;

3— 放試樣的空間(試樣電容器M₁);

4— 固定電極(A),

5--- 測微計頭;

6— 微調電容器 M₂;

7— 接檢測器;

8— 接到電路上，

9— 可調電極(B)

　　　　　　　　　　　　　Ｃ'_ｘ－Ｃ_ｅ

試樣的相對電容率：εr ＝　----－

　　　　　　　　　　　　　?。?sub>ｏ

其中：Ｃ'_ｘ----電極之間被測的電容；

ｌｎ　------－自然對數(shù)；

Ｌｇ　------－常用對數(shù)。

試驗步驟
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。
2 條件處理
 條件處理應按相關規(guī)范規(guī)定進行。
3 測量
 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(tǒng)(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。

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ε(平均值);
 介質損耗因數(shù) tans(平均值);
 試驗 日期 ;
 相對電容率和介質損耗因數(shù)值以及由它們計算得到的值如損耗指數(shù)和損耗角，必要時，應給出與溫度和頻率的關系。