塑料测试技术 塑料介电常数和介质损耗因数测试 塑料介电常数和介电损耗因数测试.pptxVIP

;;塑料在电气元件中很多场合是以电介质或绝缘材料使用，如电容器、电线电缆等。 介电常数和介质损耗因数是用于表征绝缘材料电性能的两个重要参数。 介电常数和介电损耗因数取决于材料的极化程度，与分子的结构和分子运动的形式有关。 通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究，可以推断绝缘材料的分子结构，为合理选用材料提供依据。;1.介电常数 介电常数又称电容率，是电位移D与电场强度E之比ε=D/E。 介电常数是衡量介电质在电场下极化行为或储存电荷能力的参数。 相对介电常数：在同一电极结构中，电极周围充满介质时的电容Cx与周围是真空 时的电容C0(几何电容)之比。 式中：Cx——电极充满介质时的电容，C0——周围真空时的电容 ;一、基本概;2.极化 介电常数大小与材料分子极化有关，极化越大的材料的介电常数就越大。 将电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。极化结果是正极板附近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质表面感应出正电荷。 产生感应电荷的原因在于介质内部质点(原子、分子、离子)在电场作用下，正负电荷重心的分离，变成了偶极子的结果。 ;2.介电质的极化;对于高分子材料，极化与分子结构有关。 含有极性基团的材料极化影响大，聚合物介电常数大。 非极性的聚合物极性影响小，它的介电常数较小。 外加电场的频率也对介质的极化情况有很大的影响，在不同频率的交变电场下，介质的介电常数也不同。 ;?;介质无损耗时，电流与电压相位差为90o 介质有损耗时，电流于电压相位差为90o-δ 在直流电场作用下，介质没有周期性损耗，基本上是稳态电流造成的损耗；而在交流电场作用下，介质损耗除了稳态电流损耗外，还有各种交流损耗，因此介质损耗通常是指交流损耗。 ;?;测试塑料的介电常数和介质损耗因数，通常把试样看成是一个有损耗的电容器，采用并联或串联形式的等效电路连接交流电路中。 并联电路 串联电路 ; 测试塑料的介电常数和介质损耗因数参照国家标准GBT 1409-2006进行，有谐振法和零点指示法两种。 1.谐振法（或Q表法），适用于10kHz～几百MHz的频率范围内的测量。 2.零点指示法，一般称电桥平衡法，适用于频率不超过50 MHz时的测量。 ;谐振法测试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值。 图5-10谐振法测试原理示意图 ;?;?;测量电容CP：根据谐振条件求得 1）闭合S，接入试品，调C使电路谐振Ci 2）打开S，不接试品，调C出现谐振，Co 3）试品电容为： ;Q值可用谐振时调谐电容器C两端的电压Ur与电源电压U0之比表示，用Q表测量. 谐振回路接与不接试品，回路Q值不同，接试品时Q小 1)不接试品时 2)接试品时： 3)试品损耗因数为： ;零点指示法测试介电常数和介质损耗因数是利用电桥平衡原理，也就是在接入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，用替代法测试。 零点指示法适用于频率不超过50MHz时的测量。 常见有西林电桥、变压器电桥（互感藕合比例臂电桥）和并联T型网络等。 西林电桥是测量电容率和介质损耗因数的最经典的装置，测试范围从低于工频（50Hz~60Hz）直至100kHz的频率，电容为50pF~1000pF的试样或被试设备。 ;西林电桥法测量原理;假设采用电阻Rs和（纯）电容Cs 的串联等值回路来表示电容Cx，则当电桥平衡时。 ;测试方法标准：GB/T1409—2006。 主要设备：介电常数测试仪或高频Q表、游标卡尺或千分尺。 电极与试样。 注意： 在实际测试中，根据试样规定的频率选用合适的仪器，并按仪器的使用说明书操作仪器。 ;试样一般是从固体材料上截取 要求表面应平整、均匀，厚度均匀度在±1%内； 无裂纹、气泡和机械杂质等缺陷。 试样应按产品标准规定进行预处理，并用蘸有溶剂（对试样不起腐蚀作用，可用无水乙醇）的绸布擦洗试样。 试样厚度应满足测量所需要的精确度。 一般根据试样的制备方法和各点间厚度的变化选取。 对1%的精确度，试样的厚度1.5 mm；对于更高精确度测试，应采用较厚的试样，如6 mm~12 mm。;试样几何形状与电极尺寸参考标准推荐。 试样多采用板状或管状试样。 每组试样的数量不少于3个。 ;电极有三电极（带保护电极）和二电极（不带保护电极）两种形式，电极应与试样相配合，其尺寸参考标准推荐。 保护电极可以避免边缘效应引起电容率的测量误差。 保护电极的宽度应至少为两倍的试样厚度，保护电极和主电极之间的间隙应比试样厚度小。如果不能用保护电极，通常需对边缘电容进行修正。 对于表面电导率很低，损耗很小或极薄的试样，也可采用非接触式电极。即试样不加电极而将试样插入电