薄膜介电常数介质损耗因数测试仪

薄膜介电常数介质损耗因数测试仪液体置换方法——当浸泡介质为一种液体，同时没有使用保护时，应平行板系统结构，以使得绝缘高电位板可以在两个平行低电位或接地板之间平行和等距离进行固定，其中接地板用试验池的相对内壁设计成容纳液体。该结构使得电极系统基本为自我屏蔽，但是通常要求双份试验样本。液体的精确温度测量必须作出规定（9,10）。试验池应为镀黄铜和金结构。高电位电极应可以移动来进行清洗。面必须接近为光学平面，同时尽可能平行。在≤1MHz频率下测量用合适液体池见试验方法D1531的图4所示。该试验池的尺寸变化是有必要的，以提供用于不同厚度或尺寸的薄板样本测试，但是这种变化应不能让充满标准液体的试验池电容降低到小于100pF.。在1~约50MHz频率下进行测量时，试验池尺寸必须大大地减小，同时导线必须尽可能短且直。当在50MHz频率下进行测量时，带液体的试验池电容应不超过30或40pF。受保护平行板电极优点是单个样本可以进行*准确地测量。另外液体电容率的先前知识不作要求，因此其可以直接测量得出（11）。如果试验池结构带一个测微计电极，厚度差异很大的样本可以进行*准确地测量，因为电极可以调节至某一只比样本厚度稍微大一点的间距。如果液体电容率接近样本电容率，样本厚度测定误差影响可以降至小。在测量极其薄的膜层时，使用一种接近匹配液体和一种微米试验池，则将允许获得很高的准确度 如果在两种已知电容率的液体上进行足够的测量，则排除了样本厚度和电极间距测定的必要性（12,13,18）。本方法对任何频率范围都不作限制；然而，限制液体浸泡方法用于液体耗散因子小于0.01（对于低损耗样本，小于0.0001）的频率场合。当使用两种液体方法时，在样本相同样本进行测量是非常重要的，因为厚度将不总是在所有点都是相同的。为确保相同区域被测试两次，同时帮助薄膜的搬运，样本固定架是非常方便的。固定架可为一个V形件，其将能滑入电极池中的沟槽中。同时也有必要控制温度小为0.1℃。这可以通过配备带冷却线圈的试验池来达到效果（13）。

装置选择和电容和交流损耗测量方法 频率范围——电容和交流损耗测量方法可分成三种：零值法，共振法和偏转法。任何特殊场合的某一方法选择将主要取决于工作频率。当频率范围为从小于1Hz直到几兆赫兹时，可以使用许多形式的电阻或电感比值臂电容桥。当频率低于1Hz时，要求采用特殊的方法和仪器。在500kHz~30MHz的较高频率下，可使用平行T形网络，因为它们采用了共振电路的一些特征。而当频率从500kHz到几百兆赫兹时，可使用共振法。偏转法只能在从25到60Hz的电源线频率下使用，使用时采用商用指示仪表，此时可以很容易获得要求的较高电压。 直接和替代方法——在任何直接法中，电容和交流损耗值采用该方法所用所有电路元件形式来表示，因此受到所有误差的影响。通过替代方法可以获得更加大的精度，在此方法中可采用连接和断开的未知电容器进行读数。在这些不能改变的电路元件中的误差通常可以排除；然而，仍然保留了连接误差（注4）。两终端和三终端测量——两终端和三终端测量选择通常是在精度和便利性之间作出一个选择。在电介质样本上使用一个保护电极时，则几乎可排除边缘和接地电容的影响，如6.2的解释。规定采用一个保护终端，则可排除电路元件引入的一些误差。在另一方面，补充的电流元件和护罩通常要求提供相当多的保护终端到测量设备上，这可能增加好几倍的调节次数来获得要求的后结果。电阻比值臂电容桥用保护电路很少被用于1MHz以上的频率。电导比值臂桥提供了一个保护终端，而不要求额外的电路或调节。平行T形网络和共振电路不提供保护电路。在偏转方法中，可以仅仅通过额外护罩来提供一个保护。一个两终端测微计电极系统的使用提供了许多三终端测量的优点，即几乎排除了边缘和接地电容的影响，但是可能增加观测或平衡调节的次数。其使用也可以排除在较高频率下连接导线的串联电感和电阻导致的误差，其可以在整个频率范围内使用，直至几百兆赫兹。当使用一个保护时，存在耗散因子测量值将小于真实值的可能性。这可能是由于在测量电路保护点和保护电极之间的任何点位置的保护电路的电阻导致的。这还可能来自高接触电阻，导线电阻，或者来自保护电极自身的高电阻。在场合，耗散因子将显示为负值。当没有保护的耗散因子高于由于表面泄漏导致的标准值时，该情况可能存在。电容耦合到测量电极以及电阻耦合连接到保护点的任何点可成为困难的来源。常见保护电阻产生一个与ChClRg成比例的等效负值耗散因子，其中Ch和Cl为电极保护电容，Rg为保护电阻（14）。液体置换方法——液体置换方法使用时可以采用三终端或自屏蔽两终端试验池。采用三终端试验池，可能直接测定所用液体的电容率。自屏蔽两终端试验池提供了三终端试验池的许多优点，即几乎排除了边缘和接地电容的影响，同时还可以与没有规定一个保护的测量电路一起使用。如果其配有一个完整的测微计电极，在较高频率下连接导线的串联电导电容的影响将可以排除。 精度——8.1所列方法精密考虑了电容率测定精度为±1%，而耗散因子测定精度为±(5%+0.0005)。这些精度取决于至少三个因素：电容和耗散因子观测的精度，所用电极布置导致的这些参量的修正值的精度以及电极之间真空静电容计算的精度。在好的条件以及较低频率下，电容测量可具有±(0.1%+0.02pF)的精度，而耗散因子可具有±(2%+0.00005)的精度。在较高频率下，当电容达到±(0.5%+0.1pF)，耗散因子达到±(2%+0.0002)时，这些极限值可能增大。配有一个保护电极的电介质样本测量只具有电容误差和电极之间真空静电容计算的误差。受保护电极和保护电极之间间隙太宽导致的误差将通常为几十个百分比，同时修正值可以计算为几个百分比。当平均厚度为2mm时，样本厚度测量误差可为几十个百分比，此时假设可以测量至±0.005mm。圆形样本直径可以测量至具有±0.1%的精度，但是输入作为平方值。将这些误差合并，电极之间真空静电容可以测量至具有±0.5%的精度。与电极之间静电容不同的是，采用测微计电极进行测量的带接触式电极的样本不需要进行修正，假如样本直径足够小于测微计电极直径的话。当两终端样本以任何其它方式进行测量时，边缘电容计算和接地电容测定将涉及相当大的误差，因为每一种误差都可能为2~40%的样本电容。采用目前的这些电容知识，在计算边缘电容时，可能的误差为10%，而在评估接地电容时，其可能的误差为25%。因此涉及的总误差范围可为几十分之一的1%到10%或者更大。然而，当没有电极接地时，接地电容误差降至小（6.1）。采用测微计电极，0.03阶的耗散因子可以测量精确到±0.0003的真实值，而0.0002阶的耗散因子可以测量精确到±0.00005的真实值。耗散因子范围通常为0.0001到0.1，但是其也可以超过0.1。在10~20MHz的频率下，可以推测0.0002阶的耗散因子。从2到5的电容率值可以测定精确到±2%。该精度受到电极之间真空静电容计算要求测量精度以及测微计电极系统误差的限制。抽样抽样说明见材料规范。

薄膜介电常数介质损耗因数测试仪程序

样本制备概述——裁剪或模压试验样本至一个合适的形状和厚度，以能按照材料规范进行测试或者按照要求的测量精度，试验方法，和将执行的测量频率来进行测试。按照被测材料要求的标准方法来测量厚度。如果某一特殊材料没有标准，然后按照试验方法D374测量厚度。实际测量点应在材料电极覆盖区域上均匀分布。然后合适的测量电极应用到样本上（第7章）（除非将使用液体置换方法），尺寸和数量选择主要取决于是否将执行三终端或两终端测量，如果执行后者的两终端测量，是否将使用一个测微计电极系统（7.3）。样本电极材料选择将取决于应用的便利性和是否样本必须在高温和高相对湿度下进行调节（第7章）。通过一个移动显微镜来获得电极尺寸（如果电极不等效，则是指较小的电极），或者通过刻度为0.25mm的钢尺和一个允许放大至读数精确到0.05mm的放大镜来进行测量。在几个点上测量圆形电极的直径，或者矩形电极的尺寸，以获得一个平均值。测微计电极——样本面积等于或小于电极面积是可以接受的，但是样本的任何部分应不能延伸越过电极边缘。样本边缘应是光滑的，且垂直于薄板平面，同时也应具有清晰的边界，以使得薄板平面尺寸能够测量精确到0.025mm。厚度≤0.025直到≥6mm的厚度值都是可以接受的，这取决于平行板电极系统的大可用板间距。样本应是扁平的，同时厚度尽可能均匀，且无空隙，外来物质夹杂物，皱纹或任何其它缺陷。已经发现采用一个几个厚度或很多厚度的组合，能更方便和准确得测试极其薄样本。每个样本的平均厚度应尽可能测量精确到±0.0025mm之内。在一些场合，特别是对于薄膜等材料，但通常不包括多孔材料，将通过由已知或测量的材料密度，样本面的面积以及在分析天平上通过精确测量获得的样本（或者组合样本，当在多个厚度薄板上进行测试时）质量来计算得出平均厚度。液体置换——当浸泡介质为一种液体时，如果标准液体电容率在样本电容率的大约1%之内（见试验方法D1531），样本大于电极是可以接受的。另外，对于7.3.3所示类型的试验池，将通常要求双份样本，尽管可以在这类试验池中每次测试单个样本。在任何场合，样本厚度应不小于大约80%的电极间距，当被测材料耗散因子小于大约0.001时，这变得特别重要。 清洗——因为已经发现在某些材料场合，当不带电极进行测试时，样本表面上存在的导电污染物可对结果产生无规律的影响，因此需要采用一种合适的溶剂或其它方式（按照材料规范所述）来清洗试验样本，同时允许在试验之前*干燥样本（15）。当将在空气中在低频率（60~10000Hz）下进行测试时，清洗变得特别重要，但是如在无线电频率下进行测量时，清洗变得不那么重要。在采用一种液体介质进行试验的场合，样本清洗也将降低污染浸泡介质的趋势。被测材料适用的清洗方法参阅ASTM标准或其它规定本试验的文件。在清洗之后，只用镊子转移样本，然后储存在单独的信封套中，以防止在试验之前被进一步污染测量——将带附着电极的试验样本放入一个合适的测量试验池中，然后采用具有要求灵敏度和精度的方法来测量样本的电容和直流损耗。对于日常工作，当高精度不作要求时，或当样本终端都不用接地时，则没有必要将固体样本放入一个试验池中。 警告——本试验执行期间，致命电压是一种潜在的危险。所有试验装置及电连接到其上的所有相关设备需进行适当的设计和安装以便能安全运行，这是非常重要的。试验期间个人可能接触的所有导电连接进行牢固接地。在执行任何试验时，提供方式来对试验期间处于高电压的所有零件进行接地，或者对试验期间获得一个感应电荷而具有电位的所有零件进行接地，或者对甚至在电压源断开之后还保持带电荷而具有电位的所有零件进行接地。认真指导所有操作者，以使得其能采用正确的程序来安全执行试验。当执行高电压试验时，特别是在压缩气体或在油中测试时，在击穿时释放的能量可能足够导致试验箱发生火灾，爆炸，或者破裂。设计试验设备，试验箱和试验样本，以使得这类情况的发生可能性降至小，同时排除人身伤害的可能性。如果存在火灾风险，则需配置灭火设备。

注2：将样本连接到测量电路所用的方法是非常重要的，特别是对于两终端测量。对于平行替代测量，试验方法D150先前*的临界间距连接方法可导致0.5pF的负误差。当两终端样本作为一个保护在一个试验池中进行测量时，可产生一个类似的误差。因为目前已知没有方法能用于评估该误差，当必须避免该数值的误差时，必须使用一种替代方法，也就是说，使用测微计电极，液体浸泡池，或者带受保护导线的三终端样本。

注3：为获得电容和耗散因子而执行的测量细节说明以及由于测量电路而执行的任何必要的修正细节说明见商用设备提供的说明书所述。以下章节拟用于提供所需的补充说明。固定电极——精确地调节板间距至一个适合被测样本的值。特别对于低损耗材料，板间距和样本厚度应使得样本将占据不少于大约80%的电极间隙。对于在空气中的试验，不建议板间距小于大约0.1mm。当电极间距没有调节到一个合适值时，必须制备具有合适厚度的样本。测量试验池的电容和耗散因子，然后嵌入样本，同时使得样本位于测微计电极的电极或试验池之间的中心位置。重复测量。为获得大的精度，如果可以使用测量设备，直接测定△C和△D。记录试验温度。测微计电极——测微计电极常与那些接触样本或其附着电极的电极一起使用。为执行一次测量，首先将样本夹紧在测微计电极之间，然后平衡或调整测量用网络。接着取出样本，重新设置电极，通过移动测微计电极使得更近地靠在一起，使得电路或桥臂中的总电容重新恢复至其原始值。 液体置换方法——当使用单种液体时，充满试验池中，然后测量电容和耗散因子。小心插入样本（或组合样本，如果使用了两个样本池），然后将其置于中心位置。重复测量。为获得大的精度，如果可以使用测量设备，直接测定△C和△D。从液体中迅速地取出样本，以防止发生膨胀，然后在继续测试另一样本之前重新充满试验池至适当的液位。结果计算公式见表2给出。试验方法D1531详细描述了采用了本方法测量聚乙烯的应用。当受保护试验池为耐震结构时，按照精确温度控制条款，例如试验方法D1531中方法B的建议，则可通过在两种液体中测量样本来获得更大的精度。本方法也排除了已知样本尺寸的需要。该程序与以前的程序相同，除了使用两种不同电容率的流体之外（12,13,18）。使用空气作为*种流体是很方便的，因为这能避免测量期间清洗样本的必要性。受保护试验池的使用能允许测定所用液体或流体电容率测定。当采用一种或两种流体方法时，可能获得大的精度，此时一种液体的电容率较接近匹配样本的电容率。

注4：当采用两种流体方法时，可由任一组读数获得耗散因子（其中采用具有较高Kf'的那组数据可获得较精确的耗散因子）。

薄膜介电常数介质损耗因数测试仪电容率，耗散因子和损耗指数的计算——对于在某一给定频率下测量的样本，所用测量电路将给出电容值，交流损耗值（用Q表示），耗散因子，或串联或并联电阻。当由观测电容值计算得出电容率时，这些值必须转换为并联电容，如果不是如此来表示，则使用公式5。当使用测微计电极时，表3给出的公式可用于计算样本的电容。对于不同的电极系统，表2给出的公式可用于计算电容率和耗散因子。当使用平行替代方法时，耗散因子读数必须乘以总电路电容与样本或试验池电容的比值。Q和串联或并联电阻也要求由观测值计算得出。电容率为：

Kx'=Cp/Cv         （11）

    平坦平行板和共轴圆柱的真空电容表达（6.4）见表1给出。当交流损耗采用串联电阻或并联电阻或电导来表示时，使用公式3和4给出的关系式来计算耗散因子（见3.1.2.1）。损耗指数等于耗散因子和电容率的乘积（见3.4）。

10.4 修正——将样本连接到测量电路所用的导线具有电导和电阻，在高频率下，它们能大测量的电容和耗散因子。当测量中已包括额外电容时，例如边缘电容和接地电容，这些电容在两终端测量时可产生电位，此时观测并联电容将增大，同时观测耗散因子将减小。这些影响的修正值在附录X1和表1中给出。

薄膜介电常数介质损耗因数测试仪报告

11.1 报告以下信息：

11.1.1 描述被测试的材料，也就是指名称，等级，颜色，制造商和其它相关数据，

11.1.2 试验样本形状和尺寸，

11.1.3 电极和测量池的类型和尺寸，

11.1.4 样本调节，和试验条件，

11.1.5 测量方法和测量电路，

11.1.6 施加电压，有效电压梯度和频率，

11.1.7 并联电容值，耗散因子值或功率因子值，电容率值，损耗指数值以及评估的精度值。精度和偏差精度——本规范提出的任一种试验方法的精度相关说明都不可能制定，因为精度受到被测材料和测量所用装置选择的影响。对于特定材料，鼓励这些试验方法用户探寻适用于特定材料的标准精度说明（也可见第8章）。 偏差——任一种或所有这些试验方法未能制定偏差相关的说明。关键字 直流损耗；电容；并联，串联，边缘现象，杂散；电导；接触式电极；电介质；介电常数；耗散因子；电绝缘材料；电极；液体置换；频率；边缘现象电容；受保护电极；Hz；损耗角；损耗因子；损耗正切值；非接触式电极；电容率；相位角；缺相角；功率因子；Q；品质因子；电抗；并联，串联；相对电容率；电阻；平行，串联；tan(Δ)；厚度

表3  电容计算—测微计电极

 附录（非强制性信息）

X1.串联电感和电阻和杂散电容的计算

X1.1 由于导线电感导致的电容增加和由于导线电阻导致的耗散因子增加按下式计算：

式中：

Cp=被测量电容器的真实电容，

Ls=导线的串联电感，

Rs=导线的串联电阻，

ω=2π×频率，Hz。

注X1.1：对于所用导线，可以由物理尺寸非常小的电容器测量值来计算得出L和R，电容器在测量设备终端和导线很远的末端上进行测量。C是指终端处测量的电容，△C是指两个电容读数的差值，而R为由测量值C和D计算得出的数值。

X1.2 当要求这些导线尽可能短时，则难于在1MHz下将其电感和电阻降低到0.1μH和0.05Ω以下。高频率电阻随着频率的平方根而增大。因此当频率大于1MHz时，这些修正变得越来越重要。当测量中已包括额外电容时，例如边缘电容Ce和接地电容Cg，这可能在两终端测量中产生，观测的并联电容将增大，同时观测的耗散因子也将减小。这些观测参量的下标为m，则按下式可计算得出修正值：

X1.3 耗散因子表达式假设额外电容没有损耗。这对于接地电容来说是基本真实的，除非在低频率下，同时当电极延伸到样本边缘时，边缘电容也基本无损耗，因为几乎所有的通量线都是在空气中。电容率和损耗指数按下式进行计算：4 当有一个或两个电极小于电极时，边缘电容具有两部分。穿过环境电介质的通量线相关的的电容具有一个耗散因子，对于各项同性材料，该耗散因子与电介质主体的耗散因子相同。穿过空气的、通量线相关的电容没有损耗，因此不可能分隔电容，通常惯例是将测量的耗散因子视为真实的耗散因子。保护电极的有效面积

受保护电极在测量电极和保护电极之间具有一个间隙。该间隙具有明确的尺寸来定义间隙面积。受保护电极有效面积大于其实际面积。在多数受保护电极系统中，增加值大约为50%的保护间隙面积。为获得某一采用受保护电极的电极系统的有效面积，通过空气间隙宽度来增大以下每一个尺寸，同时在公式中使用这些增大后的尺寸来计算面积：

（a）圆形测量电极的直径，

（b）矩形测量电极的每个尺寸，

（c）圆柱形测量电极的长度。 在那些间隙宽度g与电极间隔距离t（大约为该样本的厚度）的比值适当的场合，受保护电极尺寸的增大值小于间隙宽度，该数量值识别为保护间隙修正值。保护间隙修正值符号为：2δ。 保护间隙修正值符号受到保护间隙宽度g；电极间隔距离t（该值大约为该样本的厚度）；受保护测量电极厚度a；高电压和低电压电极之间介质电容率1/K'；和间隙中介质电容率Kg'的影响。有效因子为：

X2.1.4.1 比值g/t

X2.1.4.2 比值a/g

X2.1.4.3 比值K'/Kg'

X2.2 对于某些K'/Kg'和a/g比值，2δ/g计算的完整公式见公式X2.1-X2.3所示。

X2.3 在计算有效电极面积之前，保护间隙分数加上整体电极尺寸则得B=1-2δ/g。考虑X2.1.2（16）中的（b）和（c），B可以依据公式X2.4的经验公式计算得出。

A为比值a/g的函数。当a/g=0（薄电极）时，A=1。当a/g为1或大于1（厚电极）时，A接近极限值0.8106（准确为8/π2）。从图X2.1可得出的A的中间值。

X2.4 当g/t≤10时，从公式X2.2得出的lnB与从公式X2.1得出的lnB的比值非常接近1.23。因此，通过写入公式X2.4，可以排除评估公式X2.2的必要性，如公式X2.5所示。

X2.5 由公式X2.5计算的B值将不同于准确值，两者差值大为0.01。对于0.25mm保护间隙，该大误差将产生一个0.0025mm的电极直径或电极尺寸误差。而对于25mm电极，这将产生一个0.02%的面积误差。式中.电容率和损耗特征的影响因素

频率绝缘材料能在整个电磁波频谱上使用，这些频谱包括从直流电到至少3×1010Hz的无线电频率。仅存在非常少数的材料，如聚苯乙烯，聚乙烯，熔融二氧化硅，它们的电容率和损耗指数在该频率范围内是近似恒定的。有必要在材料将采用的频率下测量电容率和损耗指数，同时有必要在放置时的几个合适频率下测量电容率和损耗指数，如果该材料将在某个频率范围使用的话 当材料存在电介质极化时，则可导致电容率和损耗指数随着频率的变化。两种重要的极化是由于极性分子导致的偶极极化，以及材料不均匀性导致的界面极化。图X3.1显示了电容率和损耗指数随着频率的变化（17）。在高频率下开始，此时电容率通过一种原子或电子的极化来进行测定，每次成功的极化，不管是偶极极化还是界面极化，都促进电容率结果在零频率时具有大值。每一次极化都提供了一个大的损耗指数和耗散因子。在损耗指数为大值时的频率成为该极化的松弛频率。它也是电容率以大速率大的频率以及发生一半的该极化变化的频率。这些极化影响相关的知识将常常有助于确定应在哪个频率下执行测量。

X3.1.3 自由离子或电子导致的电介质的任何直流电导不会对电容率产生直接影响，但将产生一个耗散因子，该耗散因子随着频率发生相反得变化，同时在零频率时变得无限大（图X3.1的虚线）。

X3.2 温度

X3.2.1 温度对某*缘材料的主要电学影响是将增大其极化时的松弛频率。它们随着温度以一定速率成倍大，该速率使得当温度在6~50℃范围内增大时，可导致松弛频率出现十倍的增大。在较低频率下的电容率的温度系数将总是为正值，除了许多原子和电子极化导致电容率温度系数为负值的事实之外。然而在高频率下，温度系数将为负值，在某些中间频率时可变为零，而在偶极或截面极化的松弛频率下该温度系数为负值。

X3.2.2 损耗指数和耗散因子的温度系数可为正值或负值，这取决于松弛频率的测量关系式。当频率高于松弛频率时，该值为正值，而对于较低频率，该值为负值。因为界面极化的松弛频率通常低于1Hz，损耗指数和耗散因子的相应温度系数将在所有通用测量频率下为正值。因为某一电介质的直流电导通常随着温度的倒数减小而成倍增大，由此导致损耗指数和耗散因子值将以一种类似的方式增大，同时将产生一个较大的正值温度系数。

X3.3 电压

X3.3.1 所有电介质极化，除了界面极化几乎与存在的电位梯度无关，直到该梯度值达到在材料空隙或材料表面上发生电离，或者发生击穿的数值。在界面极化中，自由离子数量可能随着电压而增大，同时可能改变极化和其松弛频率的大小。直流电导也会受到类似的影响。

X3.4 湿度

X3.4.1 湿度对某*缘材料的主要电学影响是将*得增加其界面极化的大小，因此增大其电容率，损耗指数和其直流电导。这些湿度影响是由水吸入材料体积，以及在材料表面形成离子化水膜而导致的。后者在几分钟之内形成，然而前者可能需要几天，有时甚至是几个月来达到平衡，特别是对于较厚和相对不透水材料（15）。

X3.5 水浸泡

X3.5.1 水浸泡对某*缘材料的影响近似为*相对湿度暴露的影响。水被吸入材料体积中，通常其吸水速率大于*相对湿度下的吸水速率。然而，当终达到平衡时，在两种条件下的吸水的总量基本是相同的。如果材料存在水溶性物质，水浸泡下的滤出将显著快于在*相对湿度且不冷凝前提下的滤出。如果浸泡所用水不纯，其杂质可能进入材料中。当材料去除水进行测量时，与在*相对湿度且不冷凝前提下产生的效果相比，其表面形成的水膜将变得更厚，同时导电性更好，同时这将要求一些时间来达到平衡。

X3.6 气候

X3.6.1 气候作为一种自然现象，其包括温度和湿度改变，降雨，飓风，大气杂质和太阳紫外线和热量的影响。在这些条件下，某*缘材料表面可能发生*性变化，如物理上的粗糙化和裂解，化学上的更多易溶成分的损失以及表面沉积的盐，酸和其它杂质的反应。表面上形成的任何水膜将变得更厚和更容易导电，同时水将更容易渗入材料体积中。

X3.7 损失

X3.7.1 在电压和温度的工作条件下，由于吸收湿分，材料表面物理变化，材料成分化学变化，以及材料表面和内部空隙表面的电离影响，某*缘材料可能损失电学强度。通常来说，材料电容率和耗散因子将增大，同时它们的增大值将随着测量频率降低而变得更大。在充分理解X3.1-X3.6列出的影响之后，任何电学性能的观测变化，特别是耗散因子，可作为损失的一种度量方式，也就是指电介质强度减小的一种度量方式。

X3.8 调节

X3.8.1 许多绝缘材料的电学特征取决于温度，湿度和水浸泡性，正如以上章节所述，因此通常有必要规定某一样本的过去历史以及其与这些因素相关的试验条件。除非将在室温（20-30℃）下执行测量，同时未规定相对湿度，样本应按规程D618进行调节。所选程序应能接近匹配工作条件。当数据要求包含宽范围的温度和相对湿度时，将有必要使用中间值，同时可调节至平衡。

X3.8.2 保持规定相对湿度的方法见规程D5032和E104所述。

X3.8.3 部件调节规范见规范E197所述。备注：

Polarizations：极化；Interfacial：界面；Dipole：偶极

Permittivity：电容率；Loss index：损耗指数；Log Frequency：对数频率

图X3.1 典型极化（17）典型测量电路的电路图显示的简化电路和方程式仅作为一般参考信息。完整的图形，方程式和所用测量方法应参阅某一特定设备附带的说明书。

 备注：GUARD：保护方程式

Cx=(R1/R2)Cs

Dx=ωR1C1

平衡方法

在位置M采用S1来改变C1和R2，以使得探测器D获得小的偏转。通过改变CF和RF在位置G采用S1来重复操作。重复以上程序直到当S1转换到M或G时探测器显示没有变化达到平衡。

注1：该电桥类型对在电源频率下的高电压测量特别有用，因为几乎所有的施加电压显示穿过标准电容器Cs和样本Cx。平衡电路和探测器的接地电位都非常接近。

图X4.1  高电压西林电桥方程式

Cx=(R1/R2)Cs

Dx=ωR1C1

平衡方法

设置R1和R2的比值（范围），然后改变Cs和C1，以获得平衡。

图X4.2  低电压西林电桥，直接法方程式

Cx=△Cs

△Cs=Cs'-Cs

Dx=(Cs'/△Cs)△C1ωR1

△C1=C1-C1'

平衡方法

改变C1和Cs，可以连接或不连接样本，以获得平衡。不接地导线的未知断开的初始平衡所用符号都是基本符号。

图X4.3  低电压西林电桥，平行替代法方程式

Cx=(L1/L2)Cs

Gx=(L1/L2)Gs

Dx=(Gs/ω Cs)

平衡方法

设置L1和L2的比值（范围），然后改变Cs和Gs，以获得平衡。

图X4.4  电感比值臂（变压器）电路方程式

Cx=Cs'-Cs=△Cs

Gx=(R5ω2C1C2/Cs)(C4-C4')=△Gx

Dx=Gx/ωCx=△Gx/ωCs

平衡方法

没有连接的平衡，以及带未知连接的重新平衡，采用Cs和C4。初始平衡所用符号都是基本符号。

图X4.5  平行T形网络，平行替代法