绝缘材料介电常数介质损耗测定仪

发布时间：2022年11月

一、介电常数介质损耗仪器标准：
GB/T1409-2006；IEC60250；GB/T1693-2007；ASTM D150-11；
二、技术参数：
型号：ZJD-C
信号源：DDS数字合成信号
频率范围：100KHZ-160MHZ
Q分辨率：4位有效数，分辨率0.1
电感测量范围：1nH～140mH,；分辨率0.1
信号源频率精度： 3×10-5 ±1个字,6位有效数
Q值测量范围： 1～1023自动/手动量程
Q值量程分档： 30、100、300、1000、自动换档或手动换档
信号源频率覆盖比：16000:1
采样精度：12BIT
Q测量工作误差：＜5%
电感测量误差：＜3%
电容直接测量范围：1pF～2.5uF
调谐电容误差分辨率：±1pF或＜1%
主电容调节范围：17～540pF
谐振点搜索：自动扫描
自身残余电感扣除功能：有
大电容值直接显示功能：有
介质损耗系数精度：万分之一
介质损耗测试范围：0.0001-1              
介电常数测试范围：0-1000
环境温度：0℃～+40℃
消耗功率：约25W
LCD显示参数：F,L,C,Q,LT,CT,波段等
Q合格预置范围： 5～1000声光提示
电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz
材料测试厚度： 0.1-10mm
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
准确度：150pF以下±1pF；150pF以上±1%
测试极片：材料测量直径Φ38mm或50mm（二选一），厚度可调 ≥ 15mm
介电性能及介电损耗电容率仪（绝缘材料）丨介电常数介质损耗测试仪丨介电性能测试仪
  ZJD系列介电常数及介质损耗主机采用了较低的台式机箱，面板采用PC丝印面板，美观大方，可测量陶瓷、玻璃等固体绝缘材料的介电常数和介质损耗系数（介质损耗角正切值）。
    各主要功能单元，除了显示部分为了显示方便和调谐测试回路，放大单元为了减小分布参数，安装在面板上外，其余都安装在机内底板上，详细请见以下图1/2两款主机：
A．介电常数及介质损耗主机前面板各功能键说明
主机1（A/B）：
 
 
主机2（C）：
 
 
介电常数及介质损耗主机前面板和外形示意图(1.2)
1．工作频段选择/数字1按键，每按一次，切换至低一个频段工作；先按12键后,再按此键，功能为数字键1。
2. 主机1：工作频段选择/2按键，每按一次，切换至高一个频段工作；先按12键后,再按此键，功能为数字键2。
主机2：介电常数直读功能/2按键，按一次显示为D2，再按一次切换至D4，最后按一次显示介电常数值；先按12键后,再按此键，功能为数字键2。
3．Q值量程递减（手动方式时有效）/数字3按键；先按12键后，再按此键，功能为数字键3。
4．Q值量程递增（手动方式时有效）/数字4按键；先按12键后，再按此键，功能为数字键4。
5．谐振点频率搜索/数字5按键，按此键显示屏第四行左部出现SWEEP时，表示仪器正工作在频率自动搜索被测量器件的谐振点，如需退出搜索，再按此键；先按12键后,再按此键，功能为数字键5。
6．数字6按键，直接按是电容自动搜索，先按12键后,再按此键，功能为数字键6。
7．Q值合格范围比较值设定/数字7按键，按此键后，显示屏第三行右部出现COMP字符，当Q合格时，显示OK，並同时鸣响蜂鸣器，Q不合格时，显示NO。设置Q值合格范围详细说明见后页。先按12键后,再按此键，功能为数字键7。
8．Q值量程自动/手动控制方式选择/数字8按键，按此键后，显示屏第四行左部出现对应的指示：AUTO（自动），MAN（手动）；先按12键后,再按此键，功能为数字键8。
9．Ct大电容直接测量/数字9（先按12键后有效）按键。
10．Lt残余电感扣除/数字0(先按12键后有效) 按键。
11．介质损耗系数测量/小数点(先按12键后有效) 按键。
12．频率/电容设置按键：
主机1：第一次按下（频率指示数在闪烁）为频率数输入，单位为MHz。例：要输入79.5MHz，按一次此键，频率指示数在闪烁，然后输入79.5，再按一下此键完成设置。(没有电容设置功能)
主机2：第一次按下（频率指示数在闪烁）为频率数输入，单位为MHz。例：要输入79.5MHz，按一次此键，频率指示数在闪烁，然后输入79.5，再按一下此键完成设置。第二次按下（电容指示数在闪烁）为电容数输入，数输入要满4位。例：要输入79.5P，按二次此键，电容指示数在闪烁，然后输入0795，有效数后为0的，可以不输入0，直接再按一下此键完成设置。
13．频率调谐数码开关。
14．主调电容调谐（长寿命调谐慢转结构）；
15．电源开关。
16．液晶显示屏。
17．测试回路接线柱：
主机1：左边两个为电感接入端，右边两个为外接电容接入端；
主机2：上边两个为电感接入端，下边两个为外接电容接入端；
18．电感测试范围所对应频率范围表。
B．后面板各功能键说明

 
C主机2

 

介电常数及介质损耗测试系统使用方法 

 
一 手动介电常数测试方法与步骤
1. 测试前主机建议预热30分钟
2. 把S916测试夹具装置上的插头插入到主机测试回路的“电容”两个端子上，锁止开关向上旋转。（使用完，请按OFF关闭微分尺，并且锁止开关向下旋转至水平位置）
 
3. 在主机电感端子上插上和测试频率相适应的高Q值电感线圈（本公司 主机配套使用的LKI-1电感组能满足要求），如：1MHz 时电感取100uH，15MHz时电感取1.5uH。
4. 被测样品要求为圆形，直径50.4--52mm/38.4--40mm，这是减小因样品边缘泄漏和边缘电场引起的误差的有效办法。样品厚度可在1--5mm之间(当材料介电大于6的情况下建议材料≥2mm)，样品太薄或太厚就会使测试精度下降，样品要尽可能平整。（小于0.5mm的样品测试，请参考附录三，叠加测试法）
5. 调节S916测试夹具的测微杆，使S916测试夹具的平板电容极片相接为止，按ZERO 清零按键，初始值设置为0。
6.再松开两片极片，把被测样品夹入平板电容上下极片之间，调节S916测试夹具的测微杆，直到平板电容极片夹住样品止（注意调节时要用S916测试夹具的测微杆，以免夹得过紧或过松），这时能读取的测试装置液晶显示屏上的数值，既是样品的厚度D₂。改变主机上的主调电容容量（旋转主调电容旋钮改变主调电容电容量），使主机处于谐振点（Q值最大值）上。
7.取出S916测试夹具中的样品，这时主机又失去谐振（Q值变小），此时调节S916测试夹具的测微杆，使主机再回到谐振点（Q值最大值）上，读取测试装置液晶显示屏上的数值记为D_4.
8.计算被测样品的介电常数:     Σ＝D₂ / D₄
 
二 自动介电常数测试方法与步骤(需选配自动测试软件模块)
1. 自动介电常数测试时，基本步骤同手动一样，只是主机支持通过数据模块记录S916测试夹具的数据，并自动计算出介电常数。
2.使用数据转换连接线,连接S916数据传输接口和介电常数测试主机背板上的四芯插座.（见下图）
  
3. 按主机键盘区“2”按键第一次，出现下图界面.
 
 
4. 当S916测试夹具夹紧待测材料，调节主机的主调电容使主机谐振，此时第二次按主机键盘区“2”按键。此时主机将保留最终的D2数据，并显示下图界面
 
 
5. 拿出被测材料，再次调节S916测试夹具的上下极片，直到主机再次谐振，最后再一次按下主机键盘区“2”按键，主机保存D4数据，并计算出介电常数的数值。显示下图界面，此时主机已经把计算出的介电常数e显示在显示屏上。
 
 
6. 按主机键盘区“LT”按键两次退出测试，结束测试。

三 介质损耗测试方法与步骤
介质损耗系数公式:

其中C0值设置为20P。
1. 把S916测试夹具装置上的插头插入到主机测试回路的“电容”两个端子上。
2. 在主机电感端子上插上和测试频率相适应的高Q值电感线圈（本公司 主机配套使用的LKI-1电感组能满足要求），如：1MHz 时电感取100uH，15MHz时电感取1.5uH。
3. 被测样品要求为圆形，直径50.4--52mm/38.4--40mm，这是减小因样品边缘泄漏和边缘电场引起的误差的有效办法。样品厚度可在1--5mm之间，样品太薄或太厚就会使测试精度下降，样品要尽可能平直。
4. 调节S916测试夹具的测微杆，使S916测试夹具的平板电容极片相接为止，按ZERO 清零按键，初始值设置为0。再松开两片极片，把被测样品夹入两片极片之间，调节S916测试夹具的测微杆，到的平板电容极片夹住样品止（注意调
节时要用S916测试夹具的，以免夹得过紧或过松），这时能读取的测试装置液晶显示屏上的数值，既是样品的厚度D₂，改变主机上的主调电容容量，使主机处于谐振点（Q值最大值，为了得到准确的Q值请耐心来回调节主调电容，当Q为最大值时候可以稍等1分钟，等Q值稳定），然后按一次 主机上的小数点（tgδ）键(请用绝缘材料来按，不要用手来按），在显示屏上原电感显示位置上将显示C₀= x x x(C₀设置为20P)需要手动输入200，记住厚度D₂的值，此时显示数值为C₂和Q₂。
5. 记录被测样品的厚度，然后取出S916测试夹具中的样品，调节S916测试夹具的平板电容上下极片的距离，使其和被测样品相同，这时主机又失去谐振（Q值变小），再改变主机上的主调电容容量，使主机重新处于谐振点（Q值最大值，为了得到准确的Q值请耐心来回调节主调电容，当Q为最大值时候可以稍等1分钟，等Q值稳定））上。
6. 注意：多次测试同一个材料时，要求保持每次材料厚度的读数一致。
7. 第二次按下 主机上的小数点（tgδ）键，显示屏上原C₂和Q₂显示变化为C₁和Q₁，同时显示介质损耗系数tn =．x x x x x ，即完成测试。
8. 出错提示，当出现tn =  NO 显示时，说明测试时出现了差错，发生了Q₁ ≤ Q₂和C₁ ≤ C₂的错误情况。
 
附录 一
显示数据介绍：
 

 
附录 二
LKI-1电感组
LKI-1型电感组共包括不同电感量的电感9个，凡仪器在进行测试线圈的分布电容量，电容器的电容量，高频介质损耗，高频电阻和传输线特性阻抗等高频电路和元件的电性能时，必须用电感组作辅助工具。
本电感组有较高Q值，能使仪器测量时得到尖锐谐振点，因而增加其测量的准确度，各电感的有关数据如下表：

附录 三
粘性材料以及超薄材料的测试方法
一  如何测试带粘性超薄绝缘材料的介电常数
1 用锡箔纸覆胶在材料的两面，上下层锡箔纸不能接触。锡箔纸厚度为DX;
2 超薄材料需要叠加：叠加方式如下
                                   250μ贴合6层后测试；
200μ贴合8层后测试；
175μ贴合9层后测试；
125μ贴合12层后测试；
100μ贴合15层后测试；
75μ贴合20层后测试；
50μ贴合30层后测试。
3 计算公式 
  Σ＝(D2-2*DX)/D4
4 介质损耗系数测试同理
二 电容测试法
 
 
按照上图公式:
1 C：材料的电容值  （F）
2 E0：8.854x10^-12 （F/m）
3 d: 材料的厚度    (m)
4 S: 被测材料的面积 (m²)
注意单位换算。
如何计算出材料的电容值C,比如（1MHZ频率下）
1 测试出材料的厚度d，AS2855主机接上6号电感以及S916测试夹具。
2 把S916测试夹具上下极片的距离调整至和材料厚度d一致。(此时材料不在夹具内)
3 调节主机主调电容直到Q值最大，按CT键。
4 把被测材料放入夹具，夹紧。厚度应与材料厚度d一致。
5 再次调节主机主调电容到Q值最大，此时CT显示的值就是材料的电容值,按数字7键把电容值通过串口输出。上位机可计算出介电常数。
6 上位机需要手动输入材料面积以及材料厚度.
可连接usb-com,通过上位机计算出介电常数,也可自己通过公式计算(如下图):
 
注意：电容测试法适用于测试软性材料，液体材料以及在100MHZ频率下测试。
附录 四 液体材料测试
1 液体材料的测试和固体方法一样。
2 把S916测试夹具的下极片更换成液体杯。倒入需要测试的液体，液体应该少于液体杯1/2左右。然后按照固体材料的测试方法测试即可。
 
附录 五 USB接口以及上位机程序
注意：软件支持WINXP\WIN7\WIN10专业版或者旗舰版。不支持家庭版。
1 用USB线连接主机和电脑，安装USB驱动（CDM v2.08.30 WHQL Certified）
 
2 打开上位机软件，点击POWER-OFF，选择端口号（根据设备管理器-端口中的USB-COM号确定，如上图），如下图。
3 然后当每测试到一个数据后，上位机软件会显示数据并绘制曲线
 
4 USB输出也可以使用SSCOM串口助手软件
通过USB电缆连接电脑和主机，然后设置如下：
串口号：根据设备管理器内 USB-SERIAL PORT
波特率 9600
数据位 8
停止位 1
校验位 NONE
流控 NONE
设置完点击打开串口        

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