介电常数与介损测试仪

介电常数与介损测试仪
DDS 数字直接合成的信号源 -确保信源的高葆真，频率的高精确、幅度的高稳定。
计算机自动修正技术和测试回路优化 —使测试回路 残余电感减至低，治疗 Q 读数值在不同频率时要加以修正的困惑。

 介电常数与介损测试仪 特点

仪器读数清晰,无须换算,操作简便,特别适合电子元器件的质量分析,品质控制,科研生产,也可用于高校的电子信息,电子通信,材料科学等专业作科研实验仪器.

介电常数与介损测试仪 仪器技术指标：

☆Q值测量：

a．Q值测量范围：2～1023。             

b．Q值量程分档：30、100、300、1000、自动换档或手动换档。

c．标称误差

      频率范围：20kHz～10MHz；       固有误差：≤5％±满度值的2％；工作误差：≤7％±满度值的2％；

      频率范围：10MHz～60MHz；      固有误差：≤6％±满度值的2％；工作误差：≤8％±满度值的2％。

☆电感测量：

a．测量范围：14.5nH~8.14H。

b．分    档：分七个量程。

      0.1～1μH，    1～10μH，    10～100μH，  

      0.1～lmH，     1～10mH，     10～100mH，   100 mH～1H。

☆电容测量：

a．测量范围：1～460pF(460pF以上的电容测量见使用规则)；

b．电容量调节范围

      主调电容器：30～500pF；                准  确  度：150pF以下±1.5pF；150pF以上±1％；

      注：大于直接测量范围的电容测量见使用规则

☆振荡频率：

a．振荡频率范围：10kHz～50MHz；

b．频率分段（虚拟）

10～99.9999kHz

100～999.999kHz

1～9.99999MHz

10～60MHz

c．频率误差：3×10-5±1个字。

☆仪器正常工作条件

a. 环境温度：0℃～+40℃；            b．相对湿度：<80％；           c．电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。   

☆其他

a．消耗功率：约25W；            b．净重：约7kg；          c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

☆ Q合格指示预置功能

预置范围：5～1000。

☆主要配置：

a.测试主机一台；

b.电感9只；

c.夹具一 套

测量方法的选择：
 测量电容率和介质损耗因数的方法可分成两种:零点指示法和谐振法。
1 零点指示法适用于频率不超过50 MHz时的测量。测量电容率和介质损耗因数可用替代法;也就是在接人试样和不接试样两种状态下，调节回路的一个臂使电桥平衡。通常回路采用西林电桥、变压器电桥(也就是互感藕合比例臂电桥)和并联 T型网络。变压器电桥的优点:采用保护电极不需任何外加附件或过多操作，就可采用保护电极;它没有其他网络的缺点。
2 谐振法适用于10 kHz一几百MHz的频率范围内的测量。该方法为替代法测量，常用的是变电抗法。但该方法不适合采用保护电极。
 注:典型的电桥和电路示例见附录。附录中所举的例子自然是不全面的，叙述电桥和侧量方法报导见有关文献和该种仪器的原理说明书。

技术特性：

介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷，还有复合材料等的一项重要的物理性质，通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数(ε)，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据；仪器的基本原理是采用高频谐振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器的控制，测量核心采用了频率数字锁定，标准频率测试点自动设定，谐振点自动搜索，Q值量程自动转换，数值显示等新技术，改进了调谐回路，使得调谐测试回路的残余电感减至低，并保留了原Q表中自动稳幅等技术，使得新仪器在使用时更为方便，测量值更为精确。仪器能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值，电工材料的高频介质损耗，高频回路有效并联及串联电阻，传输线的特性阻抗等。

电介质经常是绝缘体。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各种金属氧化物。有些液体和气体可以作为好的电介质材料。干空气是良好的电介质，并被用在可变电容器以及某些类型的传输线。蒸馏水如果保持没有杂质的话是好的电介质，其相对介电常数约为80。

对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。介电常数又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数。

    西林电桥是测量电容率和介质损耗因数的经典的装置。它可使用从低于工频(50 Hz-60 Hz)直至 100 kHz的频率范围，通常测定 50 pF-1 000 pF的电容(试样或被试设备通常所具有的电容)这是一个四臂回路(图A. 1)。其中两个臂主要是电容(未知电容 Cx和一个无损耗电容C,)。另外两臂(通常称之为测量臂)由无感电阻R，和 R:组成，电阻 R,在未知电容 Cx的对边上，测量臂至少被一个电容 C,分流 一般地说，电容 C:和两个电阻R,和R:中的一个是可调的。

    如果采用电阻R、和(纯)电容 C 的串联等值回路来表示电容 Cx，则图 A. 1所示的电桥平衡时导出 :

       R₁

C_s=C_n·——

       R₂

和tanδ_x=ωC_SR_S=ωC₁R₁

如果电阻 R2被一个电容C2分流，则tanδ = 的公式变为：

Tanδ_x=ωC₁R₁---ωC₂R₂

由于频率范围的不同，实际上电桥构造会有明显的不同。例如一个50 pF-1 000 pF的电容在50 Hz时的阻抗为 60 MΩ-3 MΩ，在 100 kHz时的阻抗为 3 000 Ω-1 500Ω.

频率为 100 kHz时，桥的四个臂容易有相同数量级的阻抗，而在 50 Hz-60 Hz的频率范围内则是不可能的。因此，出现了低频和(相对)高频两种不同形式的电桥.

图1   西林电桥电路图

  低频电桥

 一般为高压电桥，这不仅是由于灵敏度的缘故，也因为在低频下正是高电压技术特别对电介质损耗关注的问题。电容臂和测量臂两者的阻抗大小在数量级上相差很多，结果，绝大部分电压都施加在电容Cx和 C}上，使电压分配不平衡 上面给出的电桥平衡条件只是当低压元件对高压元件屏蔽时才成立。同时，屏蔽必须接地，以保证平衡稳定。如图A. 2所示。屏蔽与使用被保护的电容 C、和 C、是一致的，这个保护对于Ch来说是*的。

   由于选择不同的接地方法，实际上形成了两类电桥。

带屏蔽的简单西林电桥

 桥的B点(在测量臂边的电源接线端子)与屏蔽相连并接地。

 屏蔽能很好地起到防护高压边影响的作用，但是增加了屏蔽与接到测量臂接线端 M和 N的各根导线之间电容.此电容承受跨接测量臂两端的电压 这样会引人一个通常使 tans的测量精度限于0.1%数量级的误差，当电容C_X和C_N不平衡时尤为显著。

带瓦格纳(Wagner)接地电路的西林电桥

 图 A.2示出了使电桥测量臂接线端与屏蔽电位相等的方法。这种方法是通过使用外接辅助桥臂Z_A、Z_B(瓦格纳接地电路)，并使这两个辅助桥臂的中间点 P接到屏蔽并接地。调节辅助桥臂(实际为

Z_B)以使在 Z_A和 Z_B上的电压分别与电桥的电容臂和测量臂两端的电压相等.显然，这个解决方法包括两个桥即主桥 AMNB和辅桥 AMPB(或 ANPB)同时平衡。通过检测器从一个桥转换到另一个桥逐

次地逼近平衡而终达到二者平衡.用这种方法精度可以提高一个数量级，这时，实际上该精度只决定于电桥元件的精密度平衡 用这种方法精度可以提高一个数量级，这时，实际上该精度只决定

于电桥元件的精密度。

     必须指出，只有当电源的两端可以对地绝缘时才使用上述特殊的解决方法。如果不可能对地绝缘，则必须使用更复杂的装置(双屏蔽电桥)。

图2    具有瓦格纳（Wagner)接地电路的西林电桥

高频西林电桥

    这种电桥通常在中等的电压下工作，是比较灵活方便的一种电桥;通常电容 C_N是可变的(在高压电桥中电容 C_N通常是固定的)，比较容易采用替代法。

    由于不期望电容的影响随频率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格纳接地线路。

仪器特点：

☆接线简单（正接法两根线，反接可使用一根线），所有电缆线均有接地屏蔽，所以都能拖地使用，测量电压缓升、缓降，全自动测量，结果直读，无须换算。

☆多种测量方式 可选择正/反接线、内/外标准电容器和内/外试验电压进行测量。正接线可测量高压介损。

☆ 抗震性能 仪器可承受长途运输中强烈震动颠簸而不会损坏。

☆ 抗干扰能力强 采用自动跟踪干扰抵偿电路，将矢量运算法与移相法结合，有效地消除强电场干扰对测量的影响，适用于500kV及其以下电站的现场试验。

☆CVT测量 *自激法测量CVT功能，不需外加任何设备，可完成不可拆头CVT的测量。一次接线（三根电缆，不用倒线），一个测量过程（大约1分钟），两个终测量结果（C1和C2的介损及电容值）。测量过程中文显示，能实时监测自激电流值和试验电压（高压）值。能消除引线对测试的影响，测量结果准确可靠。

☆ 安全措施

（1）高压保护：试品短路、击穿或高压电流波动，能迅速切断高压输出。

（2）CVT保护：设定自激电压的过流点，一旦超出设置的电流值，仪器自动退出测量，不会损坏设备。

（3）接地检测：仪器有接地检测功能，未接地时不能升压测量。

（4）防误操作：具备防误操作设计，能判别常见接线错误，安全报警。

（5）防“容升”：测量大容量试品时会出现电压抬高的“容升”效应，仪器能自动跟踪输出电压，保持试验电压恒定。

☆ VFD显示 采用新颖的大屏幕VFD点阵显示器，在严冬和盛夏都能清晰显示。全中文操作菜单，操作提示各种警告信息，直观明了，不需查阅说明书即可操作。

☆打印 仪器附有微型打印机，以中文方式打印输出测量结果及状态。

☆RS232 仪器具有RS232接口，与计算机连接便于数据的统计和处理及保存。

☆可选购与计算机通信应用程序。