介電常數(shù)介質(zhì)損耗角正切值檢測儀

介電常數(shù)介質(zhì)損耗角正切值檢測儀必須指出，只有當(dāng)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(fù)雜的裝置（雙屏蔽電橋）.

A. 1.3高頻西林電橋

這種電橋通常在中等的電壓下工作，是比較靈活方便的一種電橋；通常電容CN是可變的（在高壓 電橋中電容通常是固定的），比較容易采用替代法。

由于不期望電容的影響隨頻率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格納接地線路。

A. 1.4關(guān)于檢測器的說明

當(dāng)西林電橋的B點(diǎn)接地時，必須避免檢測器的不對稱輸入（這在電子設(shè)備中是常有的）。

然而這樣的檢測器只要接地輸入端總是連接于P點(diǎn)，就能與裝有瓦格納接地線路的電橋一起 使用。

A.2 變壓器電橋（電感比例臂電橋）

A.2. 1概述

這種電橋的原理比西林電橋簡單。其結(jié)構(gòu)原理見圖A. 3O

當(dāng)電橋平衡時，復(fù)電抗厶和Zm之間的比值等于電壓矢量LA和耳 間的比值。如果電壓矢量的比 值是已知的，便可從已知的Zm推導(dǎo)出Z"在理想電橋中比例UJU2是一個系數(shù)K,這樣Zk = KZm, 實(shí)際上Zm的幅角直接給出汲，

變壓器電橋比西林電橋有很大的優(yōu)點(diǎn)，它允許將屏蔽和保護(hù)電極直接接地且不需要附加的輔助 橋臂。

這種電橋可在從工頻到數(shù)十MHz的頻率范圍內(nèi)使用,比西林電橋使用的頻率范圍寬，由于頻率 范圍的不同，橋的具體結(jié)構(gòu)也不相同.

A.2.2低頻電橋

通常是一個高壓電橋（更精密，電壓頃 是高壓，以是中壓），這種電橋的技術(shù)與變壓器的技術(shù)有關(guān)。 可采用兩類電源：

1） 電源電壓直接加到一個繞組上，另一個繞組則起變壓器次級繞組的作用。

2） 將電源加到初級繞組上（見圖A.3）,而電橋的兩個繞組是由兩個分開的次級線路組成或是由 一個帶有中間抽頭能使獲得電壓，和以 的次級繞組組成.

與所有的測量變壓器一樣，電橋存在誤差（矢量比U} /U2與其理論值之間的差兒 這種誤差隨負(fù)載 而變化，尤其是Ui和以之間的相位差，它會直接影響ta海的測量值。

因此，必須對電橋進(jìn)行校正，這可以用一個無損耗電容Cn（與在西林電橋中使用的相似）代替Zx進(jìn) 行.如果d與a的值相同，這實(shí)際上是替代法，測試前應(yīng)校正。但由于&很少是可調(diào)的，因此負(fù)載 的變化對公不再有效。電橋在恒定負(fù)載下工作是可能的，如圖A. 4所示：當(dāng)測量嵐時，用一個轉(zhuǎn)換開 關(guān)把6接地，反之亦然。這時對于高壓繞組來說兩個負(fù)載的總和是恒定的。（嚴(yán)格地說，低壓邊也應(yīng) 該用一個相似的裝置，但由于連在低壓邊的負(fù)載很小，盡管采用這樣處理很容易，但意義小。）

另外，若用并聯(lián)在電壓上的一個純電容*校正時，承受電壓以 的測量阻抗Zm組成如下：

1） 如果以 和，是同相的（理想情況），則用一個純電容Cm組成。

2） 如果U2超前Un則用一個電容Cm和一個電阻Rm組成。

3） 如果以滯后于Un則電阻Rm應(yīng)變成負(fù)的。這就是說，為了重新建立平衡必須在U] 一邊并 人一個電阻形成電流分量，其實(shí)并不存在適用于高壓的可調(diào)高電阻，因此通常阻性電流分量 是用一個輔助繞組來獲得的，這個輔助繞組提供一個與U]同相的低電壓圖A. 5）。

注：不可在d上串接一個電阻。因?yàn)槿绻麑㈦娮杞釉陔娙萜骱竺鏁茐腃n測量極和保護(hù)極間的等電位；如果將 電阻接到前面的高壓導(dǎo)線上，則電阻（內(nèi)）電流也將包括保護(hù)電路的電流，這就可能無法校正。

這些論述同樣適用于上述第二種情況的電阻Rm。但在低壓邊容易將三個電阻R、足 和F以星形聯(lián)接來

變壓器介質(zhì)損耗測試儀式中：

AChCh的增量。

在50 kHz到50 MHz的頻率范圍內(nèi)能方便地設(shè)計(jì)這種網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)也容易有效地屏蔽。但其缺 點(diǎn)是平衡隨頻率的變化太靈敏，以致于電源頻率的諧波很不平衡。為了能拓寬頻率范圍，必須改變或換 接電橋元件，在較高頻率下接線和開關(guān)阻抗（若使用開關(guān)時）會引入很大的誤差。

A* 4諧振法（Q表法）

諧振法或Q表法是在10 kHz到260 MHz的頻率范圍內(nèi)使用。它的原理是基于在一個諧振電路 中感應(yīng)一個已知的弱小電壓時，測量在該電路出現(xiàn)的電壓。圖A. 8表示這種電路的常用形式，在線路 中通過一個共用電阻R將諧振電路耦合到振蕩器上，也可用其他的耦合方法。

操作程序是在規(guī)定的頻率下將輸入電壓或電流調(diào)節(jié)到一個已知值，然后調(diào)節(jié)諧振電路達(dá)到大諧 振，觀察此時的電壓U八 然后將試樣接到相應(yīng)的接線端上，再調(diào)節(jié)可變電容器使電路重新諧振，觀察新 的電壓S的值。

在接入試樣并重新調(diào)節(jié)線路時，只要見圖A. 8）其總電容幾乎保持不變。試樣電容近似于 △G即是可變電容器電容的變化量。

試樣的損耗因數(shù)近似為：

"泌& 余（*一￡）  A.9）

式中：

G——電路中的總電容，包括電壓表以及電感線圈本身的電容；

Q】、Q°——分別為有無試樣聯(lián)接時的Q值。

測量誤差主要來自兩臺指示器的標(biāo)定刻度以及在連線中尤其是在可變電容器和試樣的連線中所引 入的阻抗。對于高的損耗因數(shù)值的條件可能不成立，此時上面引出的近似公式不成立.

A.5變電納法（變電抗法）

圖1所示的測微計(jì)電極系統(tǒng)是哈特遜（Hartshorn）改進(jìn)的，被用于消除在高頻下因接線和測量電容 器的串聯(lián)電感和串聯(lián)電阻對測量值產(chǎn)生的誤差。在這樣的系統(tǒng)中，是由于在測微電極中使用了一個與 試樣連接的同軸回路，不管試樣在不在電路中，電路中的電感和電阻總是相對地保持恒定。夾在兩電極 之間的試樣，其尺寸與電極尺寸相同或小于電極尺寸，除非試樣表面和電極表面磨得很平整，否則在試 樣放到電極系統(tǒng)里之前,必須在試樣上貼一片金屬箔或類似的電極材料。在試樣抽出后，調(diào)節(jié)測微計(jì)電 極，使電極系統(tǒng)得到同樣的電容。

按電容變化仔細(xì)校正測微計(jì)電極系統(tǒng)后，使用時則不需要校正邊緣電容、對地電容和接線電容。其 缺點(diǎn)是電容校正沒有常規(guī)的可變多層平板電容器那么精密且同樣不能直接讀數(shù)。

在低于1MHz的頻率下，可忽略接線的串聯(lián)電感和電阻的影響，測微計(jì)電極的電容校正可用與測 微計(jì)電極系統(tǒng)并聯(lián)的一個標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容來校正，

在接和未接試樣時電容的變化量是通過這個電容器來測得。

在測微計(jì)電極中，次要的誤差來源于電容校正時所包含的電極的邊緣電容，此邊緣電容是由于插入 一個與電極直徑相同的試樣而稍微有所變化,實(shí)際上只要試樣直徑比電極直徑小2倍試樣厚度，就可 消除這種誤差。

首先將試樣放在測微計(jì)電極間并調(diào)節(jié)測量電路參數(shù)。然后取出試樣，調(diào)節(jié)測微計(jì)電極間距或重新 調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電容器來使電路的總電容回到初始值。

按表2計(jì)算試樣電容C吳

損耗因數(shù)為：

也響=（七云"  （a.io）

式中：

△G——接入試樣后，在諧振的兩側(cè)當(dāng)檢測器輸入電壓等于諧振電壓的也/2時可變電容器

（圖1）的兩個電容讀數(shù)之差。

△G—在除去試樣后與上述相同情況下的兩電容讀數(shù)差.

值得注意的是在整個試驗(yàn)過程中試驗(yàn)頻率應(yīng)保持不變。

注；貼在試樣上的電極的電阻在髙頻下會變得相當(dāng)大，如果試樣不平整或厚度不均勻，將會引起試樣損耗因數(shù)的明 顯增加。這種變得明顯起來的頻率效應(yīng)，取決于試樣表面的平整度，該頻率也可低到10 MHzt因此，必須在 io MHg及更高的頻率下，且沒有貼電極的試樣上做電容的損耗因數(shù)的附加測量，假設(shè)Cw和tan<5w為不貼電 極的試樣的電容和損耗因數(shù)，則計(jì)算公式為：

tanB = ^-tan^w  （ A. 11 ）

Cw

式中：

Cw-…帶電極的試樣電容。

A. 6屏蔽

在一個線路兩點(diǎn)之間的接地屏蔽，可消除這兩點(diǎn)之間的所有的電容，而被這兩個點(diǎn)的對地電容所代 替，因此，導(dǎo)線屏蔽和元件屏蔽可任意運(yùn)用在那些各點(diǎn)對地的電容并不重要的線路中；變壓器電橋和帶 有瓦格納接地裝置的西林電橋都是這種類型的電路。

從另一方面來說,在采用替代法電橋里，在不管有沒有試樣均保持不變的線路部分是不需要屏 蔽的。

實(shí)際上，在電路中將試樣、檢測器和振蕩器的連線屏蔽起來。并盡可能將儀器封裝在金屬屏蔽里, 可以防止觀察者的身體（可能不是地電位或不固定）與電路元件之間的電容變化.

對于100 kHz數(shù)量級或更高的頻率，連線應(yīng)可能短而粗，以減小自感和互感；通常在這樣的頻率下 即使一個很短的導(dǎo)線其阻抗也是相當(dāng)大的，因此若有幾根導(dǎo)線需要連接在一起，則這些導(dǎo)線應(yīng)盡可能的 連接于一點(diǎn)。

如果使用一個開關(guān)將試樣從電路上脫開，開關(guān)在打開時它的兩個觸點(diǎn)之間的電容必須不引入測量 誤差，在三電極測量系統(tǒng)中，要做到這點(diǎn)，可以在兩個觸點(diǎn)間接入一個接地屏蔽，或是用兩個開關(guān)串聯(lián), 當(dāng)這兩個開關(guān)打開時，將它們之間的連線接地，或?qū)⒉唤拥厍姨幱跀嚅_狀態(tài)的電極接地。

A.7電橋的振蕩器和檢測器

A. 7, 1交流電壓源

滿足總諧波分量小于1%的電壓和電流的任一電壓源。

A.7.2檢測器

下列各類檢測器均可使用，并可以帶一個放大器以增加靈敏度：

1） 電話（如需要可帶變頻器）；

2） 電子電壓表或波分析器；

3） 陰極射線示波器；

4） “電眼”調(diào)節(jié)指示器；

5） 振動檢流計(jì)（僅用于低頻）。

在電橋和檢測器中間需加一個變壓器，用它來匹配阻抗或者因?yàn)殡姌虻囊惠敵龆诵杞拥亍?/p>

諧波可能會掩蓋或改變平衡點(diǎn)，調(diào)節(jié)放大器或引入一個低通濾波器可防止該現(xiàn)象。對測量頻率的 二次諧波有40 dB的分辨率是合適的

頻率范圍

 1西林電橋電路圖

具有瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋變壓器電橋，恒載校正虛線：與Cm并聯(lián)形成一個高電阻（當(dāng)A超前于11時）變壓器電橋，當(dāng)既滯后于V時的補(bǔ)償（用繞組仏）檢測器并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際線路圖諧振法的電路圖

介電常數(shù)介質(zhì)損耗角正切值檢測儀

技術(shù)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(biāo)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(diào)節(jié)范圍：18～220pF
準(zhǔn)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(yù)置功能:      預(yù)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。

1  測量范圍及誤差

 本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃，相對濕度為30％－80％條件下，應(yīng)滿足下列表中的技術(shù)指示要求。

  在Cn＝100pF    R4＝3183.2（W）（即10K/π）時

    測量項(xiàng)目       測量范圍             測量誤差               

    電容量Cx       40pF--20000pF      ±0.5%  Cx±2pF     

    介質(zhì)損耗tgd      0～1              ±1.5％tgdx±0.0001

    在Cn＝100pF      R4＝318.3（W）（即1K/π）時

    測量項(xiàng)目       測量范圍             測量誤差               

    電容量Cx       4pF--2000pF      ±0.5%  Cx±3pF     

    介質(zhì)損耗tgd      0～0.1          ±1.5％tgdx±0.0001

2  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(zhǔn)確度，希望電橋靈敏度達(dá)到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標(biāo)準(zhǔn)電容量成正比。在下面的計(jì)算公式中，用戶可根據(jù)實(shí)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(zhì)損耗因數(shù)的微小變化都能夠反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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）

3 電容量及介損顯示精度：

    電容量： ±0.5%×tgδx±0.0001。

    介  損： ±0.5％tgdx±1×10-4

4 輔橋的技術(shù)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(shù)>0.99

    不失真跟蹤電壓  0～12V（有效值）

5 指另裝置的技術(shù)特性：

    工作電壓±12V

    在50Hz時電壓靈敏度不低于1X10-6V／格， 電流靈敏度不低于2X10-9A／格

    二次諧波  減不小于25db

    三次諧波  減不小于50db

特點(diǎn)：優(yōu)化的測試電路設(shè)計(jì)使殘值更小◆ 高頻信號采用數(shù)碼調(diào)諧器和頻率鎖定技術(shù)◆ LED 數(shù)字讀出品質(zhì)因數(shù)，手動/自動量程切換◆ 自動掃描被測件諧振點(diǎn)，標(biāo)頻單鍵設(shè)置和鎖定，大大提高測試速度

作為新一代的通用、多用途、多量程的阻抗測試儀器，測試頻率上限達(dá)到目前國內(nèi)高的160MHz。1 雙掃描技術(shù) - 測試頻率和調(diào)諧電容的雙掃描、自動調(diào)諧搜索功能。2 雙測試要素輸入 - 測試頻率及調(diào)諧電容值皆可通過數(shù)字按鍵輸入。3 雙數(shù)碼化調(diào)諧 - 數(shù)碼化頻率調(diào)諧，數(shù)碼化電容調(diào)諧。4 自動化測量技術(shù) -對測試件實(shí)施 Q 值、諧振點(diǎn)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(diào)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(jì)算機(jī)自動修正技術(shù)和測試回路優(yōu)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。

標(biāo)準(zhǔn)配置：高配Q表 一只  試驗(yàn)電極  一只 （c類）電感      一套（9只）電源線    一條說明書    一份合格證    一份保修卡    一份

為什么介電常數(shù)越大，絕緣能力越強(qiáng)？因?yàn)槲镔|(zhì)的介電常數(shù)和頻率相關(guān)，通常稱為介電系數(shù)。

介電常數(shù)又叫介質(zhì)常數(shù)，介電系數(shù)或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數(shù)。所以理論上來說，介電常數(shù)越大，絕緣性能就越好。

注：這個性質(zhì)不是成立的。

對于絕緣性不太好的材料(就是說不擊穿的情況下,也可以有一定的導(dǎo)電性)和絕緣性很好的材料比較,這個結(jié)論是成立的。

但對于兩個絕緣體就不一定了。

介電常數(shù)反映的是材料中電子的局域(local)特性,導(dǎo)電性是電子的全局(global)特征.不是一回事情的。

補(bǔ)充：電介質(zhì)經(jīng)常是絕緣體。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各種金屬氧化物。有些液體和氣體可以作為好的電介質(zhì)材料。干空氣是良好的電介質(zhì)，并被用在可變電容器以及某些類型的傳輸線。蒸餾水如果保持沒有雜質(zhì)的話是好的電介質(zhì)，其相對介電常數(shù)約為80。

對于時變電磁場，物質(zhì)的介電常數(shù)和頻率相關(guān)，通常稱為介電系數(shù)。介電常數(shù)又叫介質(zhì)常數(shù)，介電系數(shù)或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數(shù)介電常數(shù),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(zhì)時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時的電容量之比。介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對電荷的束縛能力越強(qiáng)。電容器兩極板之間填充的介質(zhì)對電容的容量有影響，而同一種介質(zhì)的影響是相同的，介質(zhì)不同，介電常數(shù)不同

介質(zhì)損耗：絕緣材料在電場作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失，簡稱介損。在交變電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數(shù)角Φ）的余角δ稱為介質(zhì)損耗角。

損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉(zhuǎn)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。

概念：

電介質(zhì)在外電場作用下，其內(nèi)部會有發(fā)熱現(xiàn)象，這說明有部分電能已轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，電介質(zhì)在電場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱為電介質(zhì)的損耗功率，或簡稱介質(zhì)損耗（diclectric loss）。介質(zhì)損耗是應(yīng)用于交流電場中電介質(zhì)的重要品質(zhì)指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗不但消耗了電能，而且使元件發(fā)熱影響其正常工作。如果介電損耗較大，甚至?xí)鸾橘|(zhì)的過熱而絕緣破壞，所以從這種意義上講，介質(zhì)損耗越小越好。

形式

各種不同形式的損耗是綜合起作用的。由于介質(zhì)損耗的原因是多方面的，所以介質(zhì)損耗的形式也是多種多樣的。介電損耗主要有以下形式：

1）漏導(dǎo)損耗

實(shí)際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質(zhì)，在外電場的作用下，總有一些帶電粒子會發(fā)生移動而引起微弱的電流，這種微小電流稱為漏導(dǎo)電流，漏導(dǎo)電流流經(jīng)介質(zhì)時使介質(zhì)發(fā)熱而損耗了電能。這種因電導(dǎo)而引起的介質(zhì)損耗稱為“漏導(dǎo)損耗”。由于實(shí)阿的電介質(zhì)總存在一些缺陷，或多或少存在一些帶電粒子或空位，因此介質(zhì)不論在直流電場或交變電場作用下都會發(fā)生漏導(dǎo)損耗。

2）極化損耗

在介質(zhì)發(fā)生緩慢極化時（松弛極化、空間電荷極化等），帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運(yùn)動而引起的能量損耗。

　　一些介質(zhì)在電場極化時也會產(chǎn)生損耗，這種損耗一般稱極化損耗。位移極化從建立極化到其穩(wěn)定所需時間很短（約為10-16～10-12s），這在無線電頻率（5×1012Hz 以下）范圍均可認(rèn)為是極短的，因此基本上不消耗能量。其他緩慢極化（例如松弛極化、空間電荷極化等）在外電場作用下，需經(jīng)過較長時間（10-10s或更長）才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此會引起能量的損耗。

若外加頻率較低，介質(zhì)中所有的極化都能完全跟上外電場變化，則不產(chǎn)生極化損耗。若外加頻率較高時，介質(zhì)中的極化跟不上外電場變化，于是產(chǎn)生極化損耗。

電離損耗

電離損耗（又稱游離損耗）是由氣體引起的，含有氣孔的固體介質(zhì)在外加電場強(qiáng)度超過氣孔氣體電離所需要的電場強(qiáng)度時，由于氣體的電離吸收能量而造成指耗，這種損耗稱為電離損耗。

結(jié)構(gòu)損耗

在高頻電場和低溫下，有一類與介質(zhì)內(nèi)鄰結(jié)構(gòu)的緊密度密切相關(guān)的介質(zhì)損耗稱為結(jié)構(gòu)損耗。這類損耗與溫度關(guān)系不大，耗功隨頻率升高而增大。

試驗(yàn)表明結(jié)構(gòu)緊密的晶體成玻璃體的結(jié)構(gòu)損耗都很小，但是當(dāng)某此原因（如雜質(zhì)的摻入、試樣經(jīng)淬火急冷的熱處理等）使它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散后。其結(jié)構(gòu)耗就會大大升高。

宏觀結(jié)構(gòu)不均勾性的介質(zhì)損耗

工程介質(zhì)材料大多數(shù)是不均勻介質(zhì)。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(zhì)中是統(tǒng)計(jì)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(zhì)的電場分布不均勻，造成局部有較高的電場強(qiáng)度而引起了較高的損耗。但作為電介質(zhì)整體來看，整個電介質(zhì)的介質(zhì)損耗必然介于損耗大的一相和損耗小的一相之間。

表征：

電介質(zhì)在恒定電場作用下，介質(zhì)損耗的功率為

　　W=U2/R=（Ed）2S/ρd=σE2Sd

定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗率為

ω=σE2

在交變電場作用下，電位移D與電場強(qiáng)度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量，此時介電常數(shù)也變成復(fù)數(shù)，其虛部就表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。

D，E，J之間的相位關(guān)系圖

D，E，J之間的相位關(guān)系圖

如圖所示，從電路觀點(diǎn)來看，電介質(zhì)中的電流密度為

J=dD/dt=d（εE）/dt=Jτ+iJe

式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度，導(dǎo)致能量損耗；Je，相比較E超前90°，稱為無功電流密度。

定義

tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ

式中，δ稱為損耗角，tanδ稱為損耗角正切值。

損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小，是電介質(zhì)作為絕緣材料使用時的重要評價參數(shù)。為了減少介質(zhì)損耗，希望材料具有較小的介電常數(shù)和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數(shù)Q=（tanδ）-1在高頻絕緣應(yīng)用條件下稱為電介質(zhì)的品質(zhì)因素，希望它的值要高。

工程材料：離子晶體的損耗，離子晶體的介質(zhì)損耗與其結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。

緊密結(jié)構(gòu)的晶體離子都排列很有規(guī)則，鍵強(qiáng)度比較大，如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等，在外電場作用下很難發(fā)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(diǎn)損耗是由漏導(dǎo)引起的（包括本質(zhì)電導(dǎo)和少量雜質(zhì)引起的雜質(zhì)電導(dǎo)）。這類晶體的介質(zhì)損耗功率與頻率無關(guān)，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(jié)構(gòu)松散的離子晶體，如莫來石（3Al2O3·2SiO2）、董青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）等，其內(nèi)部有較大的空隙或晶格畸變，含有缺陷和較多的雜質(zhì)，離子的活動范圍擴(kuò)大。在外電場作用下，晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運(yùn)動，產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來回運(yùn)動，形成熱離子松弛，出現(xiàn)極化損耗。所以這類晶體的介質(zhì)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(yīng)用于低頻場合。

玻璃的損耗

復(fù)雜玻璃中的介質(zhì)損耗主要包括三個部分：電導(dǎo)耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。哪一種損耗占優(yōu)勢，取決于外界因素溫度和電場頻率。高頻和高溫下，電導(dǎo)損耗占優(yōu)勢：在高頻下，主要的是由弱聯(lián)系離子在有限范圍內(nèi)移動造成的松弛損耗：在高頻和低溫下，主要是結(jié)構(gòu)損耗，其損耗機(jī)理目前還不清楚，可能與結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。般來說，簡單玻璃的損耗是很小的，這是因?yàn)楹唵尾Ａе械摹胺肿印苯咏?guī)則的排列，結(jié)構(gòu)緊密，沒有弱聯(lián)系的松弛離子。在純玻璃中加人堿金屬化物后。介質(zhì)損耗大大增加，并且隨著加人量的增大按指數(shù)規(guī)律增大。這是因?yàn)閴A性氧化物進(jìn)人玻璃的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)后，使離子所在處點(diǎn)陣受到破壞，結(jié)構(gòu)變得松散，離子活動性增大，造成電導(dǎo)損耗和松弛損耗增加。

陶瓷材料的損耗

陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點(diǎn)的極化損耗和結(jié)構(gòu)損耗。此外，表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導(dǎo)也會引起較大的損耗。

在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中，介質(zhì)損耗主要來源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能，往往在配方中引人此易熔物質(zhì)（如黏土），形成玻璃相，這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大，介質(zhì)損耗也增大。因面一般高頻瓷，如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大，主要的原因是：主晶相結(jié)構(gòu)松散，生成了缺固濟(jì)體、多品型轉(zhuǎn)變等。

高分子材料的損耗

高分子聚合物電介質(zhì)按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類。一般地，偶極矩在0~0.5D（德拜）范圍內(nèi)的是非極性高聚物；偶極矩在0.5D以上的是極性高聚物。非極性高聚物具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，其介電常數(shù)約為2，介質(zhì)損耗小于10-4；極性高聚物則具有較高的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，并且極性愈大，這兩個值愈高。

高聚物的交聯(lián)通常能阻礙極性基團(tuán)的取向，因此熱固性高聚物的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均隨交聯(lián)度的提高而下降。酚醛樹脂就是典型的例子，雖然這種高聚物的極性很強(qiáng)，但只要固化比較完全，它的介質(zhì)損耗就不高。相反，支化使分子鏈間作用力減弱，分子鏈活動能力增強(qiáng)，介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均增大。

高聚物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)狀態(tài)對介電性景響也很大。結(jié)品能鏈段上偶極矩的取向極化，因此高聚物的介質(zhì)損耗隨結(jié)晶度升高而下降。當(dāng)高聚物結(jié)晶度大于70%時，鏈段上的偶極的極化有時被，介電性能可降至低值，同樣的道理，非晶態(tài)高聚物在玻璃態(tài)下比在高彈態(tài)下具有更低的介質(zhì)損耗。此外，高聚物中的增塑利、雜質(zhì)等對介電性能也有很大景響。

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

介質(zhì)損耗因數(shù)（dielectric loss factor）指的是衡量介質(zhì)損耗程度的參數(shù)?！疽罁?jù)標(biāo)準(zhǔn)】GB/T 16491、GB/T 1040、GB/T 8808、GB/T 13022、GB/T 2790、GB/T 2791、GB/T 2792、GB/T 16825、GB/T 17200、GB/T 3923.1、GB/T 528、GB/T 2611、GB/T 6344、GB/T 20310、GB/T 3690、GB/T 4944、GB/T 3686、GB/T 529、GB/T 6344、GB/T 10654、HG/T 2580、JC/T 777、QB/T 2171、HG/T 2538、CNS 11888、JIS K6854、PSTC-7、ISO 37、AS 1180.2、BS EN 1979、BSEN ISO 1421、BS EN ISO 1798、BS EN ISO 9163、DIN EN ISO 1798、GOST 18299、DIN 53357、ISO 2285、ISO 34-1、ISO 34-2、BS 903、BS 5131、DIN EN 12803、DIN EN 12995、DIN53507-A、DIN53339、ASTM D3574、ASTM D6644、ASTM D5035、ASTM D2061、ASTM D1445、ASTM D2290、ASTM D412、ASTM D3759/D3759M

功能介紹

1.自動停機(jī)：試樣破壞后，移動橫梁自動停止移動（或自動返回初始位置、

2.自動換檔：根據(jù)試驗(yàn)力大小自動切換到適當(dāng)?shù)牧砍?，以確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

3.條件模塊：試驗(yàn)條件和試樣原始數(shù)據(jù)可以建立自己的標(biāo)準(zhǔn)模塊的形式存儲；方便用戶的調(diào)用和查看，節(jié)省試驗(yàn)時間

4.自動變速：試驗(yàn)過程的位移速度或加載速度可按預(yù)先編制、設(shè)定的程序自動完成也可手動改變

5.自動程制：根據(jù)試驗(yàn)要求，用戶可方便的建立自己的試驗(yàn)?zāi)０澹ǚ椒?、，便于二次調(diào)用，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)加載速度、應(yīng)力、應(yīng)變的閉環(huán)試驗(yàn)控制