介質損耗因數測量儀  介質損耗：絕緣材料在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失，簡稱介損。在交變電場作用下，電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數角Φ）的余角δ稱為介質損耗角。

損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉化為熱能的介電損耗（耗散的能量）的量度，一般情況下都期望耗損因子低些好

介質損耗因數測量儀  試樣的幾何形狀：

 測定材料的電容率和介質損耗因數，最好采用板狀試樣，也可采用管狀試樣。

 在測定電容率需要較高精度時，最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，最好是采用較厚的試樣，例如6 mm-12 mm。測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第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。因此試樣電容最好取值為20 pF，在測量回路中，與試樣并聯的電容不應大于約5 pF。

介質損耗（dielectric loss）指的是絕緣材料在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失，簡稱介損。

介質損耗因數（dielectric loss factor）指的是衡量介質損耗程度的參數。

測試注意事項

a．本儀器應水平安放；

b．如果你需要較精確地測量，請接通電源后，預熱30分鐘；

c．調節主調電容或主調電容數碼開關時，當接近諧振點時請緩調；

d．被測件和測試電路接線柱間的接線應盡量短，足夠粗，并應接觸良好、可靠，以減少因接線的電阻和分布參數所帶來的測量誤差；

e．被測件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時可用低損耗的絕緣材料如聚苯乙烯等做成的襯墊物襯墊；

f．手不得靠近試件，以免人體感應影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應連接在低電位端的接線柱。

介電常數,用于衡量絕緣體儲存電能的性能.它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質或真空時的電容量之比。介電常數代表了電介質的極化程度，也就是對電荷的束縛能力，介電常數越大，對電荷的束縛能力越強。電容器兩極板之間填充的介質對電容的容量有影響，而同一種介質的影響是相同的，介質不同，介電常數不同。

帶瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋

 圖A.2示出了使電橋測量臂接線端與屏蔽電位相等的方法。這種方法是通過使用外接輔助橋臂ZA、ZB(瓦格納接地電路)，并使這兩個輔助橋臂的中間點P接到屏蔽并接地。調節輔助橋臂(實際為

ZB)以使在ZA和ZB上的電壓分別與電橋的電容臂和測量臂兩端的電壓相等.顯然，這個解決方法包括兩個橋即主橋AMNB和輔橋AMPB(或ANPB)同時平衡。通過檢測器從一個橋轉換到另一個橋逐

次地逼近平衡而最終達到二者平衡.用這種方法精度可以提高一個數量級，這時，實際上該精度只決定于電橋元件的精密度平衡用這種方法精度可以提高一個數量級，這時，實際上該精度只決定

于電橋元件的精密度。

     必須指出，只有當電源的兩端可以對地絕緣時才使用上述特殊的解決方法。如果不可能對地絕緣，則必須使用更復雜的裝置(雙屏蔽電橋)。

電橋測量靈敏度

    電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測量準確度，

希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標準電容量

成正比。

    在下面的計算公式中，用戶可根據實際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這

個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

          DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1 Rg/R4 Cn/Cx)   

         式中：Ｕ為測量電壓                    伏特（Ｖ）

ω為角頻率2pf=314(50Hz)                            

          Ｃｎ標準電容器容量                   皮法（pＦ）

          Ｉｇ通用指另儀的電流5X10-10            安培（Ａ）

          Ｒｇ平衡指另儀內阻約1500              歐姆（W）

          Ｒ４橋臂R4電阻值3183                 歐姆（W）

          Ｃｘ被測試品電容值                   皮法（ｐF）

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

高頻電橋
由于它不再是一個高壓電橋，因此承受電壓U1的臂能容易地引人可調元件;替代法在此適用
 還應指出，帶有分開的初級繞組的電橋允許電源和檢測器互換位置。其平衡與在次級繞組中對應
的安匝數的補償相符.

 低頻電橋

 一般為高壓電橋，這不僅是由于靈敏度的緣故，也因為在低頻下正是高電壓技術特別對電介質損耗關注的問題。電容臂和測量臂兩者的阻抗大小在數量級上相差很多，結果，絕大部分電壓都施加在電容Cx和C}上，使電壓分配不平衡 上面給出的電橋平衡條件只是當低壓元件對高壓元件屏蔽時才成立。同時，屏蔽必須接地，以保證平衡穩定。如圖A. 2所示。屏蔽與使用被保護的電容C、和C、是一致的，這個保護對于Ch來說是必不可少的。

 由于選擇不同的接地方法，實際上形成了兩類電橋。

電介質在外電場作用下，其內部會有發熱現象，這說明有部分電能已轉化為熱能耗散掉，電介質在電場作用下，在單位時間內因發熱而消耗的能量稱為電介質的損耗功率，或簡稱介質損耗（diclectric loss）。介質損耗是應用于交流電場中電介質的重要品質指標之一。介質損耗不但消耗了電能，而且使元件發熱影響其正常工作。如果介電損耗較大，甚至會引起介質的過熱而絕緣破壞，所以從這種意義上講，介質損耗越小越好。

輔橋的技術特性：

    工作電壓?12V，50Hz

    輸入阻抗>1012　W

    輸出阻抗>0.6 W

    放大倍數>0.99

不失真跟蹤電壓 0～12V（有效值）

測量方法的選擇：

 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。

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。

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。

宏觀結構不均勾性的介質損耗

工程介質材料大多數是不均勻介質。例如陶瓷材料就是如此，它通常包含有晶相、玻璃相和氣相，各相在介質中是統計分布口。由于各相的介電性不同，有可能在兩相間積聚了較多的自由電荷使介質的電場分布不均勻，造成局部有較高的電場強度而引起了較高的損耗。但作為電介質整體來看，整個電介質的介質損耗必然介于損耗最大的一相和損耗最小的一相之間。

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范規定進行。

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(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。

電極系統

 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1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1所示的電極系統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

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.

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。

離子晶體的損耗

離子晶體的介質損耗與其結構的緊密程度有關。

緊密結構的晶體離子都排列很有規則，鍵強度比較大，如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等，在外電場作用下很難發生離子松弛極化，只有電子式和離子式的位移極化，所以無極化損耗，僅有的一點損耗是由漏導引起的（包括本質電導和少量雜質引起的雜質電導）。這類晶體的介質損耗功率與頻率無關，損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此，以這類晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等

結構松散的離子晶體，如莫來石（3Al2O3?2SiO2）、董青石（2MgO?2Al2O3?5SiO2）等，其內部有較大的空隙或晶格畸變，含有缺陷和較多的雜質，離子的活動范圍擴大。在外電場作用下，晶體中的弱聯系離子有可能貫穿電極運動，產生電導打耗。弱聯系離子也可能在一定范圍內來回運動，形成熱離子松弛，出現極化損耗。所以這類晶體的介質損耗較大，由這類品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻，只能應用于低頻場合。

品質保證：

一年保修，終身維護！

歡迎您選用我公司開發研制的各類檢測儀器。在使用過程中，如出現什么問題，可隨時和我們聯系，您將得到良好的售后服務。真誠的希望您能將寶貴的意見，豐富的經驗和獨到的見解反饋給我們！

北京北廣精儀儀器設備有限公司