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介电常数和介质损耗测试仪“Q"的定义

     Q表是根据串联谐振原理设计，以谐振电压的比值来定位Q值。

“Q"表示元件或系统的“品质因数"，其物理含义是在一个振荡周期内贮存的能量与损耗的能量之比。对于电抗元件(电感或电容)来说，即在测试频率上呈现的电抗与电阻之比。

介电常数和介质损耗测试仪该单元根据CPU的指令对信号衰减后送往信号激励放大器，同时对信号检波后送出一直流控制信号到压控信号源实现自动稳幅。信号激励部分输出送到一个宽带分压器，由分压器馈给测试调谐回路一个恒定幅度的信号。当测试回路处于谐振状态时，在调谐电容CT两端的信号幅度将是分压器提供的信号幅度Q倍。在CT两端取得的调谐信号被信号放大单元适当放大后送到检波和数字取样单元，检波后送到控制中心CPU去进行数据处理。

CP——并联电容&

RP——并联电阻.

虽然以并联电路表示一个具有介质损耗的绝缘材料通常是合适的，但在单一频率下，有时也需要以电容G 和电阻足的串联电路来表示。

串联元件与并联元件之间，成立下列关系：sC* =

CpAp

式(9).(10).(11)中：底、G、Rp、tand 同式(7).(8)O

无论串联表示法还是并联表示法，其介质损耗因数M温是相等的。

假如测量电路依据串联元件来产生结果，且tan^太大而在式3)中不能被忽略，则在计算电容率前必须先

计算并联电容。

本标准中的计算和测量是根据电流 正弦波形作出的。

4电气绝缘材料的性能和用途

4. 1电介质的用途

电介质一般被用在两个不同的方面：

用作电气回路元件的支撑，并且使元件对地绝缘及元件之间相互绝缘；

用作电容器介质。

4.2影响介电性能的因素

下面分别讨论频率、温度、湿度和电气强度对介电性能的影响。

4.2.1 频率

因为只有少数材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很宽的频率范围内它们的％和切澎几乎是恒 定的，且被用作工程电介质材料，然而一般的电介质材料必须在所使用的频率下测量其介质损耗因数和 电容率。

电容率和介质损耗因数的变化是由于介质极化和电导而产生，最重要的变化是极性分子引起的偶 极子极化和材料的不均匀性导致的界面极化所引起的。

4.2.2 温度

损耗指数在一个频率下可以出现一个最大值，这个频率值与电介质材料的温度有关.介质损耗因 数和电容率的温度系数可以是正的或负的，这取决于在测量温度下的介质损耗指数最大值位置。

4.2.3湿度

极化的程度随水分的吸收量或电介质材料表面水膜的形成而增加，其结果使电容率、介质损耗因数 和直流电导率增大。因此试验前和试验时对环境湿度进行控制是的.

注：湿度的显著影响常常发生在1 MHz以下及微波频率范围内。

4.2.4电场强度

存在界面极化时，自由离子的数目随电场强度增大而增加，其损耗指数最大值的大小和位置也随此 而变。

在较高的频率下，只要电介质中不出现局部放电，电容率和介质损耗因数与电场强度无关。

5试样和电极

5. 1固体绝缘材料

5. 1. 1试样的几何形状

测定材料的电容率和介质损耗因数，最好采用板状试样，也可采用管状试样。

在测定电容率需要较高精度时，最大的误差来自试样尺寸的误差，尤其是试样厚度的误差，因此厚 度应足够大，以满足测量所需要的精确度。厚度的选取决定于试样的制备方法和各点间厚度的变化。 对1%的精确度来讲，1. 5 mm的厚度就足够了，但是对于更高精确度，最好是采用较厚的试样，例如 6 mm〜12 mm。测量厚度必须使测量点有规则地分布在整个试样表面上，且厚度均匀度在± 1 %内。 如果材料的密度是已知的，则可用称量法测定厚度。选取试样的面积时应能提供满足精度要求的试样 电容。测量10 pF的电容时，使用有良好屏蔽保护的仪器。由于现有仪器的极限分辨能力约1 pF,因此 试样应薄些，直径为10 cm或更大些。

需要测低损耗因数值时，很重要的一点是导线串联电阻引入的损耗要尽可能地小，即被测电容和该 电阻的乘积要尽可能小。同样，被测电容对总电容的比值要尽可能地大。第一点表示导线电阻要尽可 能低及试样电容要小，第二点表示接有试样桥臂的总电容要尽可能小，且试样电容要大，因此试样电 容最好取值为20 pF,在测量回路中，与试样并联的电容不应大于约5 pF0

5.1.2 电极系统

5.1.2. 1加到试样上的电极

电极可选用5. L3中任意一种。如果不用保护环，而且试样上下的两个电极难以对齐时，其中一个 电极应比另一个电极大些。已经加有电极的试样应放置在两个金属电极之间，这两个金属电极要比试 样上的电极稍小些。对于平板形和圆柱形这两种不同电极结构的电容计算公式以及边缘电容近似计算 的经验公式由表1给出。

对于介质损耗因数的测量，这种类型的电极在高频下不能满足要求，除非试样的表面和金属板都非 常平整，图1所示的电极系统也要求试样厚度均匀’