硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪

ZJD-C型硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪

一、概述：

    ZJD-C型硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪作为最新一代的通用、多用途、多量程的阻抗测试仪器，测试频率上限达到目前国内最高的160MHz.ZJD-C硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪采用了多项领先技术。

双扫描技术 - 测试频率和调谐电容的双扫描、自动调谐搜索功能。

双测试要素输入 - 测试频率及调谐电容值皆可通过数字按键输入。

双数码化调谐 - 数码化频率调谐，数码化电容调谐。

自动化测量技术 -对测试件实施 Q 值、谐振点频率和电容的自动测量。

全参数液晶显示 – 数字显示主调电容、电感、 Q 值、信号源频率、谐振指针。

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最优化 —使测试回路 残余电感减至最低，彻底根除 Q 读数值在不同频率时要加以修正的困惑。

二、主要技术特性：

*1.信号源: DDS数字合成信号 100KHZ-160MHZ

*2.信号源频率精度3×10-5 ±1个字,6位有效数

3．Q值测量范围：1～1023

4．Q值量程分档：30、100、300、1000、自动换档或手动换档；

*5．电感测量范围：1nH～140mH 自身残余电感和测试引线电感的自动扣除功能

*6．电容直接测量范围：1pF～25nF                                       

7．主电容调节范围： 17～240pF                                         

8．准确度 150pF以下±1pF；150pF以上±1% 

9．信号源频率覆盖范围100kHz～160MHz

10．合格指示预置功能范围：5～1000

11．环境温度：0℃～+40℃；

12．消耗功率：约25W；电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

13. S916（数显）介电常数εr和介质损耗因数tanδ测试装置：

数显式微杆，平板电容器：

极片尺寸： 38mm

极片间距可调范围：≥15mm

夹具插头间距：25mm±0.01mm

夹具损耗正切值≤4×10－4 （1MHz）

测微杆分辨率：0.001mm

测试极片：材料测量直径Φ38mm厚度可调 ≥ 15mm 

*液体杯：测量极片直径 Φ38mm； 液体杯内径Φ48mm 、深7mm

14. 电感组LKI-1：

分别有0.05μH、0.1μH、0.5μH、2.5μH、10μH、50μH、100μH、1mH、5mH、10mH十个电感组成。

三、配置：

主机    一台

电感    九支

夹具    一套

液体杯 一套

随机文件一套

ZJD-C型硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪相关标准

硫化橡胶介电常数和介质损耗角

正切值的测定方法

警告：使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。

1、范围：

本标准规定了介电常数和介质损耗角正切值的两种测定方法。方法A为工频（50Hz）下的测定方法，方法B为高频电场下的测定方法。

本标准适用于硫化橡胶。

2、规范性引用文件：

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 2941 橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序（GB/T 2941-2006，ISO 23529：2004，IDT）

3、术语和定义：

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

介质损耗 dielectric loss

绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。

3.2

损耗角 δloss angleδ

在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角（功率因数角φ）的余角（δ）。

3.3

损耗角正切 tanδ loss tangentδ

介质损耗因数 dielectric loss factor

介质损耗角正切值。

3.4

介电常数 εdielectric constant

绝缘材料在电场作用下产生极化，电容器极板间有电介质存在时的电容量C、与同样形状和尺寸的真空电容量C₀之比。

注：不同试样、不同电极的真空电容和边缘校正的计算参见附录A。

4、测试电极：

4.1 电极材料

见表1。

表 1 电极材料

4.2 电极尺寸

4.2.1 板状试样电极

4.2.1.1 方法A：板状电极尺寸见表2，电极如图1所示。

表 2 板状试样电极尺寸 单位为毫米

1——测量电极；

2——保护电源；

3——试样；

4——高压电极。

图 1 板状试样电极配置（工频）

4.2.1.2 方法B：采用二电极系统。电极尺寸大小与试样尺寸相等，或电极小于试样尺寸。板状试样电极直径为φ38.0mm±0.1mm、φ50.0mm±0.1mm、φ70.0mm±0.1mm。

4.2.2 管状试样电极

4.2.2.1 方法A：管状试样电极尺寸见表3，电极如图2所示。

表 3 管状试样电极尺寸

1——保护电极；

2——测量电极；

3——高压电极；

4——试样。

图 2 管状试样电极配置（工频）

4.2.2.2 方法B：管状试样电极尺寸，电极如图3所示。

管状试样的电极长度为50.0mm±0.1mm或70.0mm±0.1mm。

1——试样；

2——上电极；

3——下电极。

图 3 管状试样电极配置（高频）

4.3 电极装置

在进行高频测试时，根据测试频率与测试要求可用支架电极（如图4），当频率大于或等于1MHz且小于10MHz时，宜用测微电极（如图5）；当频率大于或等于10MHz时，应用测微电极。

1——上盖螺钉；

2——上盖板；

3——升降螺杆；

4——上电极导轨；

5——螺帽；

6——导筒；

7——导槽螺钉；

8——绝缘杆；

9——高压电极；

10——试样；

11——测量电极；

12——保护电极；

13——绝缘板（聚四氟乙烯板）；

14——绝缘支脚；

15——有机玻璃板。

图 4 支架电极

1——微调管形电容器；

2——测试样品电容器；

3——上支撑板；

4——上电极；

5——试样；

6——下电极；

7——底板。

图 5 测微电极

5、测试仪器：

5.1 方法A

5.1.1 测试仪器为工频高压电桥，其原理图如图6所示。

T  试验变压器；

C₃  标准电容器；

C₅  试样；

R₃  可变电阻；

C₂、C₄ 可变电容；

R₄  固定电阻；

G-  电桥平衡指示器；

P  放电器。

图 6 工频高压电桥原理图

5.1.2 测量范围

损耗角正切（tanδ）：0.001～1；电容（C）：40pF～2000pF。

5.1.3 电桥测量误差

测量时误差不超过10%，当试样tanδ小于0.001时测量误差不超过0.0001，电容的测量误差不超过5%，标准电容器的tanδ应小于0.0001。

5.1.4 电桥必须有良好的屏蔽接地装置。

5.2 方法B

5.2.1 方法B的测试仪器有两种：一种是谐振升高法（Q表），另一种时变电钠法。

5.2.1.1 谐振升高法（Q表）

其测试原理图如图7所示。

A  电流表；

R₀  耦合电阻；

L  辅助线圈；

C  标准电容；

C₀  试样；

V、V₁ 电压表（用Q值表示）。

图 7 Q表原理图

5.2.1.1.1 测量范围

频率为50Hz～50MHz，电容40pF～500pF，Q值10～600。

5.2.1.1.2 测量误差

电容误差：±（0.5%C+0.1pF），Q值±10%；有关仪器的测量误差均为±10%。

5.2.1.2 变电钠法

其测试原理如图8所示。

C——可调电容；

L——谐振线圈；

C_T——管形微调电容；

C_u——主电容；

C_x——试样。

图 8 高频介质损耗仪原理图

6、试样：

6.1 试样尺寸

6.1.1 方法A试样尺寸见表4。

表 4 试样尺寸 单位为毫米

6.1.2 方法B试样尺寸见表5。

表 5 试样尺寸 单位为毫米

6.2 试样的制备

试样的制备应符合GB/T 2941的规定，也可以在符合试样厚度尺寸的胶板上用旋转刀进行裁切，制样方法的不同，其试验结果无可比性。

6.3 试样数量

试样的数量不少于3个。

7、硫化与试验之间的时间间隔：

试样在硫化与试验之间的时间间隔按GB/T2941的规定执行。

8、试验条件：

8.1 试样表面应清洁、平滑，无裂纹、气泡和杂质等，试样表面应用蘸有无水乙醇的布擦洗。

8.2 试样应在标准实验室温度及湿度下至少调节24h。

8.3当试样处理有特殊要求时，可按其产品标准规定的进行。

9、试验步骤：

9.1 方法A

9.1.1 试验电压为1000V～3000V，一般情况下为1000V，电源频率为50Hz。

9.1.2 按设备说明书正确的连接。

9.1.3 接通电源预热30min。

9.1.4 将试样接人电桥C、的桥臂中，加上试验电压，根据电桥使用方法进行平衡，读取R3和tanδ或C4的值。

9.2 方法B—谐振升高法（Q表法）

9.2.1 按照Q表的操作规程调整仪器，选定测量频率，测定C1和Q1的值。

9.2.2 将试样放入测试电极中，并调节电容器C，使电路谐振，达到最大Q值记下调谐电容量C2和Q2的值。

9.2.3 将试样从测试电极中取出，调节C或测试电极的距离，使电路重新谐振，记下C、或测试电极的校正电容值与Q值，并根据测试值计算出损耗角tanδ与介电常数ε。

9.2.4 其他高频测试仪器按其说明书进行操作，通过测试值计算出损耗角tanδ和介电常数ε。

10、试验结果：

10.1 方法A

10.1.1 介质损耗角正切值（tanδ）可在电桥上直接读数，按式（1）进行计算：

tanδ=2πfR₄C₄×10^-6…………………………（1）

式中：

π——3.14；

f——频率50Hz；

R₄——固定电阻阻值，单位为欧姆（Ω）；

C₄——可变电容值，单位为微法（μF）；

10.1.2 介电常数（ε）的计算见表6。

表 6 介电常数的计算

10.2 方法B

10.2.1 电容的计算

10.2.1.1 谐振升高法

应用支架电极时按式（7）计算：

C_x=C₁-C₂+C_a…………………………………（7）

应用测微电极时按式（8）计算：

C_x=C’₁-C’₂+C_a……………………………（8）

10.2.1.2 变电纳法（配用测微电极）：

按式（9）、式（10）计算：

C_x=C₁-C₂+C_a…………………………………（9）

其中：C_a= …………………………（10）

当电极直径为38mm时，则Ca=1/d

式中：

Cx——试样的并联等值电容，单位为皮法（pF）；

C₁——电极间距为试样厚度d，且无试样时谐振电容量，单位为皮法（pF）；

C₂——有试样时谐振电容量，单位为皮法（pF）；

C'₁——极的校正电容值，单位为皮法（pF）；

C'——有试样时，测微电极间距等于试样厚度时，测微电极的校正电容值，单位为皮法（pF）；

C——试样的几何电容量，单位为皮法（pF）；

S——电极面积单位为平方厘米（cm²）；

d——试样厚度，单位为厘米（cm）。

10.2.2 介电常数ε的计算

按式（11）计算：

………………………（11）

式中：

C_x——试样的并联等值电容，单位为皮法（pF）；

d——试样的厚度，单位为厘米（cm）；

D——电极的直径，单位为厘米（cm）。

10.2.3介质损耗角正切tanδ值的计算

10.2.3.1谐振升高法（Q表法）按式（12）计算：

……………………（12）

10.2.3.2 变电纳法：各种高频损耗测试仪配用测微电极使用时按式（I3）计算：

………………………（13）

式中：

C’——无电极时，谐振回路标准电容器指示值单位为皮法（pF）；

Q₁——无试样时，电极间距为d时，谐振Q值；

Q₂——电极间有试样时的谐振Q值；

△C_i—有试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）；

△C₀——无试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）；

C_x——试样的并联等值电容，单位为皮法（pF）。

10.2.4 管状试样测试结果计算

10.2.4.1 试样电容量按式（14）计算：

C_x=C₁-C₂…………………………（14）

式中：

C₁——无试样时，谐振电容量；

C₂——有试样时，谐振电容量。

10.2.4.2试样介电常数按式（15）式（16）计算：

…………………………（15）

其中：…………………（16）

式中：

L——电极长度，单位为厘米（cm）；

D₁、D₂——管外径和内径，单位为厘米（cm）。

10.2.4.3 损耗角正切值的计算

与Q表接线柱直接连线时按式（17）计算：

………………………（17）

当高频介质损耗角测试仪与测微电极连接时按式（l8）计算：

………………………（18）

式中：

C1、Q1——无试样时，谐振电容量及Q值；

C2、Q2——有试样时，谐振电容量及Q值；

△Ci——有试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）；

△C0——无试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）。

注：不同试验环境对试验结果的影响因素参见附录B。

10.3 试验结果以每组试验结果的中位数表示，取两位有效数字。

11、介电常数测试仪试验报告：

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪试验报告应包括以下内容：

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪a）介电常数测试仪试样编号；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪b） 本标准编号或本标准名称；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪c）介电常数测试仪试验结果

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪d） 实验室温度、湿度；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪e）介电常数测试仪试样的规格；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪f） 测元件及电极尺寸；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪g） 试样和测试条件的调节；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪h）介电常数测试仪测量方法和测量电路；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪i）介电常数测试仪试验电压及频率；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪j） 试验者；

硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪k） 试验日期。

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注：该产品未在中华人民共和国食品药品监督管理部门申请医疗器械注册和备案，不可用于临床诊断或治疗等相关用途