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介电常数测试仪GDAT-aGB1409标 准 规 定了在15H z-300M Hz的频率范围内测量电容率、介质损耗因数的方法，并由此计算某些数值，如损耗指数。本标准中所叙述的某些方法，也能用于其他频率下测量 适用于测量液体、易熔材料以及固体材料。测试结果与某些物理条件有关，例如频率、温度、湿度，在特殊情况下也与电场强度有关有 时在 超 过 10 00V 的电压下试验，则会引起一些与电容率和介质损耗因数无关的效应，对此不予论述。
谐振 法 或 Q表法是在10k Hz到260M Hz的频率范围内使用。它的原理是基于在一个谐振电路中感应一个已知的弱小电压时，测量在该电路出现的电压。表示这种电路的常用形式，在线路中通过一个共用电阻R将谐振电路藕合到振荡器上，也可用其他的祸合方法。
相对 电 容 率 relativep ermittivity
电 容 器 的电极之间及电极周围的空间全部充以绝缘材料时，其电容 Cx与同样电极构形的真空电
容C 之比
式 中 :
E,— 相 对电容率;
CX — 充有绝缘材料时电容器的电极电容;
C — 真 空中电容器的电极电容。
在标 准 大 气压下，不含二氧化碳的于燥空气的相对电容率。「等于1.00 0.7 3。因此，用这种电极构形在空气中的电容C。来代替C 测量相对电容率。r时，也有足够的精确度。
在 一 个 测量系统中，绝缘材料的电容率是在该系统中绝缘材料的相对电容率。r与真空电气常数Eo的乘积
在 S 1制 中，电容率用法/米(F/m )表示。而且。在SI单位中，电气常数。、为
在本标准中，用皮法和厘米来计算电容，真空电气常数为:
介质损耗角dielectric loss angle
由绝缘材料作为介质的电容器上所施加的电压与由此而产生的电流之间的相位差的余角
介质损耗因数，，dielectric dissipation factor
tan8
损耗角a的正切。
〔介质〕损耗指数E,
该材料的损耗因数[dielectric] loss index
tan8与相对电容率:r的乘积
高频介质损耗测试系统由BH916测试装置（夹具）、GDAT型高频Q表、数据采集和tanδ自动测量控件（装入GDAT)、及LKI-1型电感器组成，它依据国标GB/T 1409-2006、美标ASTM D150以及国际电工委员会IEC60250的规定设计制作。系统提供了绝缘材料的高频介质损耗角正切值(tanδ)和介电常数(ε)自动测量的解决方案。
1、《BH916介质损耗装置》(测试夹具)是测试系统的核心检测部件，它由一个LCD数字显示的微测量装置和一对经精密加工的、间距可调的平板电容器极片组成。平板电容器极片用于夹持被测材料样品，微测量装置则显示被测材料样品的厚度。通过被测材料样品放进平板电容器和不放进样品时的Q值变化的量化，测得绝缘材料的损耗角正切值。从平板电容器平板间距的读值变化则可换算得到绝缘材料介电常数。BH916介质损耗测试装置是本公司研制的更新换代产品，精密的加工设计、精确的LCD数字读出、一键式清零功能，克服了机械刻度读数误差和圆筒形电容装置不可避免的测量误差。
2、基于串联谐振原理的《GDAT高频Q表》是测试系统的二次仪表，其数码化主调电容器的创新设计代表了行业的成就，随之带来了频率、电容双扫描GDAT的全新搜索功能。该表具有先进的人机界面，采用LCD液晶屏显示各测量因子：Q值、电感L、主调电容器C、测试频率F、谐振趋势指针等。高频信源采用直接数字合成,测试频率10KHz-60MH或200KHz-160MHz，频率精度高达1×10-6。国标GB/T 1409-2006规定了用Q表法来测定电工材料高频介质损耗角正切值(tanδ)和介电常数(ε)，把被测材料作为平板电容的介质，与辅助电感等构成串联谐振因子引入Q表的测试回路，以获取的测试灵敏度。因而Q表法的测试结果更真实地反映了介质在高频工作状态下的特征。
GDAT高频Q表的全数字化界面和微机控制使读数清晰稳定、操作简便。操作者能在任意点频率或电容值的条件下检测Q值甚至tanδ，无须关注量程和换算，彻底摒弃了传统Q表依赖面板上印制的辅助表格操作的落后状况，它无疑是电工材料高频介质损耗角正切值(tanδ)和介电常数(ε)测量的理想工具。
3、数据采集和tanδ自动测量控件（装入GDAT)，实现了数据采集、数据分析和计算的微处理化，tanδ 测量结果的获得无须繁琐的人工处理，因而提高了数据的精确度和测量的同一性，是人工读值和人工计算无法比拟的。
4、一个高品质因数（Q)的电感器是测量系统必不可少的辅助工具，关乎测试的灵敏度和精度，在系统中它与平板电容（BH916）构成了基于串联谐振的测试回路。本系统推荐的电感器为LKI-1电感组，共由9个高性能电感器组成，以适配不同的检测频率。
附表一,介质损耗测试系统主要性能参数一览表 | |||
BH916测试装置 | GDAT高频Q表 | ||
平板电容极片 | Φ50mm/Φ38mm可选 | 频率范围 | 20KHz-60MHz/200KHz-160MHz |
间距可调范围 | ≥15mm | 频率指示误差 | 3×10-5±1个字 |
夹具插头间距 | 25mm±0.01mm | 主电容调节范围 | 30-500/18-220pF |
测微杆分辨率 | 0.001mm | 主调电容误差 | <1%或1pF |
夹具损耗角正切值 | ≦4×10-4 （1MHz) | Q测试范围 | 2～1023 |
附表二,LKI-1电感组典型测试数据 |
| 线圈号 测试频率 Q值 分布电容p电感值 9100KHz989.425mH8400KHz13811.44.87mH7400KHz202160.99mH61MHz19613252μH52MHz1988.749.8μH44.5MHz231710μH 312MHz1936.92.49μH212MHz2296.40.508μH125MHz 50MHz233 2110.90.125μH |
技术指标和功能以随机说明书为准 |
平板电容极片：Φ50mm/Φ38mm可选
间距可调范围：≥15mm
频率范围 ： 20KHz-60MHz/200KHz-160MHz
频率指示误差：3×10-5±1个字
夹具插头间距：25mm±0.01mm
主电容调节范围：30-500/18-220pF
测微杆分辨率：0.001mm
主调电容误差：<1%或1pF
夹具损耗角正切值：≦4×10-4 （1MHz)
Q测试范围：2～1023
试验步骤：
试样的制备：试样 应 固体材料上截取，为了满足要求，应按相关的标准方法的要求来制备应精确地 测量厚度，使偏差在士(0.2 %士。.005m m)以内，测量点应均匀地分布在试样表面。必要时，应测其有效面积。
条件处理：条 件 处 理应按相关规范规定进行。
测量：
电气 测 量 按本标准或所使用的仪器(电桥)制造商推荐的标准及相应的方法进行。
在 1 M H z或更高频率下，必须减小接线的电感对测量结果的影响。此时，可采用同轴接线系统(见
图1所示)，当用变电抗法测量时，应提供一个固定微调电容器。
结果：
相对电容率E,
试样 加 有 保护电极时其相对电容率。Er可按公式(1)计算，没有保护电极时试样的被测电容,Cx 包括
了一个微小的边缘电容Ce，其相对电容率为:
式 中 :
Er— 相 对电容率;
Cl — 没 有保护电极时试样的电容;
Ce— 边 缘电容;
Co — 法向极间电容;
Co 和 C 。能从表1计算得来。
必要 时 应 对试样的对地电容、开关触头之间的电容及等值串联和并联电容之间的差值进行校正。
测微 计 电 极间或不接触电极间被测试样的相对电容率可按表2、表3中相应的公式计算得来。
介质损耗因数tans
介质 损 耗 因数tans按照所用的测量装置给定的公式，根据测出的数值来计算。
精度要求
规定的精度是:电容率精度为士1%，介质损耗因数的精度为士(5%士0.000 5)。这些精度至少取决于三个因素:即电容和介质损耗因数的实测精度;所用电极装置引起的这些量的校正精度;极间法向真空电容的计算精度(见表1).在较 低 频 率下，电容的测量精度能达士(0.1 %士。02p F)，介质损耗因数的测量精度能达士(2%士0.0000 5)。在较高频率下，其误差增大，电容的测量精度为士(0.5 %士0.1 p F)，介质损耗因数的测量精度为士(2%土。.000 2).对 于 带 有保护电极的试样，其测量精度只考虑极间法向真空电容时有计算误差。但由被保护电极和保护电极之间的间隙太宽而引起的误差通常大到百分之零点几，而校正只能计算到其本身值的百分之几。如果试样厚度的测量能精确到士。.005 mm，则对平均厚度为1. 6 mm的试样，其厚度测量误差能达到百分之零点几。圆形试样的直径能测定到士0. 1%的精度，但它是以平方的形式引人误差，综合这些因素，极间法向真空电容的测量误差为10.5%e对 表面 加 有电极的试样的电容，若采用测微计电极测量时，只要试样直径比测微计电极足够小，则只需要进行极间法向电容的修正。采用其他的一些方法来测量两电极试样时，边缘电容和对地电容的计算将带来一些误差，因为它们的误差都可达到试样电容的2%-40%。根据目前有关这些电容资料，计算边缘电容的误差为10%，计算对地电容的误差为25 。因此带来总的误差是百分之几十到百分之几。当电极不接地时，对地电容误差可大大减小。采用 测 微 计电极时，数量级是。.03的介质损耗因数可测到真值的士0.0003 ，数量级0.0002 的介质损耗因数可测到真值的士。.000 05。介质损耗因数的范围通常是。.000 1-0. 1，但也可扩展到。.1以上。频率在10 MH:和20 MHz之间时，有可能检测出。.00002的介质损耗因数。1-5的相对电容率可测到其真值的士20o，该精度不仅受到计算极间法向真空电容测量精度的限制，也受到测微计电极系统误差的限制。
| 用户单位 | 采购时间 |
|---|---|
| 清华大学 | 2017-01-20 |
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