固体介电常数测试仪（片型材料）

发布时间：2022年11月

一、概述
1-1电桥简介:
    Qs37a型介电常数介质损耗因数测试仪是本公司推出的新一代高压电桥，主要用于测量工业绝缘材料的介质损耗(tgδ)及介电常数（ε）。符合GB1409，1693及GB5654,其采用了西林电桥的经典线路，内附0-5000的数显高压电源及100PF标准电容器，并可按用户要求扩装外接标准电容线路。
1-2电桥的特点；
 l桥体内附电位跟踪器及指零仪，外围接线及少。
l电桥采用接触电阻小，机械寿命长的十进开关，保证测量的稳定性
l仪器具有双屏蔽，能有效防止外部电磁场的干扰。
l仪器内部电阻及电容元件经特殊老化处理，使仪器技术性能稳定可靠。
l内附高压电源精度3%
l内附标准电容损耗﹤0.00005，名义值100pF
二、技术指标
2-1测量范围及误差
本电桥的环境温度为20±5℃，相对湿度为30%-80%条件下，应满足下列表中的技术指示要求。
在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）时

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）时

 
2-2电桥测量灵敏度
    电桥在使用过程中，灵敏度直接影响电桥平稳衡的分辨程度，为保证测量准确度，希望电桥灵敏度达到一定的水平。通常情况下电桥灵敏度与测量电压，标准电容量成正比。
    在下面的计算公式中，用户可根据实际情况估算出电桥灵敏度水平，在这个水平上的电容与介质损耗因数的微小变化都能够反应出来。
     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)
式中: U 为测量电压                              伏特  (V)
      ω为角频率2πf=314(50Hz)                               
     Cn标准电容器容量                          法拉(F) 
     Ig通用指零仪的电流5×10^-10                  安培(A)  
     Rg平衡指零仪内阻约1500                    欧姆(Ω)
     R4桥臂R4阻值3183                         欧姆(Ω)
     Cx被测试品电容值                           法拉(pF)
2-3工作电压说明
在使用中，本电桥顶A，B对V点的电压最高不超过11V，R3桥臂各盘的电流不超过下列规定：
10×1kΩ                             1max≤15mA
10×100Ω                            1max≤120mA
10×10Ω                             l max≤150mA
用户在使用前应注意以上的问题。如不清楚，可根据实验电压及标准电容量，按以下公式来计算出大概的工作电流。
                    I=ω V C  
2-4辅桥的技术特性：
不失真跟踪电压0～11V（有效值）
2-5指零装置的技术特性：
在50Hz时电压灵敏度不低于1×10^-6V/格
                电流灵敏度不低于2×10^-9 A/格
二次谐波 减不小于25dB
三次谐波 减不小于50dB
三、电桥工作原理 
       QS37A型高压电桥采用典型的西林电桥线路。C4桥臂在基本量程时，与R4桥臂并联，测量数值为正损耗因数。结构采用了双层屏蔽。并通过辅桥的辅助平衡，消除寄生参数对电桥平衡的影响。辅桥由电位自动电位跟踪器与内层屏蔽（S）组成。自动跟踪器由电子元器件组成。它在桥顶B处取一输入电压，通过放大后，在内屏蔽（S）产生一个与B电位相等的电压。当电桥在平衡时，A,B,S三点电位必然相等，从而达到自动跟踪的目的。本电桥在平衡过程中，辅桥采用自动电位跟踪，在主桥平衡过程的同时，辅桥也自动跟踪始终处于平衡的状态，用户只要对主桥平衡进行操作就能得到可靠的所需数据。同时也有效的抑制了电压波动对平衡所带来的影响。在指零部分，采用了指针式电表指示，视觉直观，分辨清楚，克服了以往振动式检流计的缺点。
3-1 桥体的组成
电桥各臂的组成
第一臂：由被测对象Cx组成Z₁。
第二臂：由高压标准电容器Cn组成Z₂。
第三臂：由十进电阻器10×（1000＋100＋10＋1＋0.1）欧姆和滑线电阻（0-0.13）欧姆组成Z₃。
第四臂：由十进电容臂10×（0.1＋0.01＋0.001＋0.0001）uf和可变电容器100pF组成C4再与电组R4并联组成Z4。
3-2计算公式
Cx=R4× Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]
tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]
当R4=10K/π
tgδ=C4      
当R4=1K/π
tgδ=0.1C4   
我们采取相对固定R4电阻，分别调节R3和C4使桥跟平衡，从而测得试品的电容值Cx和介质损耗tg。本电桥为了直读出损耗值，取电阻R4的阻值为角频率（f=50Hz）若干倍。
3-3 公式说明
.频率对介质损耗正公式：
本电桥额定的工作频率f=50Hz，在实际工作频率偏离额定频率时可用修正式进行修正：
tg=f^’·tgδ / f
式中：f    为额定工作频率（f=50Hz）
f’   为实际工作频率
tgδ  电桥测得损耗值
tg   为被测试品介质损耗角正切的实际值
四、安全操作规程
1.本仪器必须有专人负责保管，使用，非专职操作者应在使用前了解和熟悉本说明书，以免造成不必要的损失和事故。
2.每次使用前应仔细检查接地线是否完好，确保以后方可通电使用。
3.接通电源前应将灵敏度开关调到最低位置。
4.测量试品前应先对试品进行高压试验，证明在电桥工作电压下无噪声，电离等现象出现，然后才能进行测试（若试品己做过高压试验，该项可不必每次测量都做）。
5.对试品施加高压时缓慢升高，不可以加突变电压。
6.测试时操作人员必须集中思想，工作前做好一切准备工作，测试地点周围应有明显的标记或金属屏蔽围成高压危险区，以防止非操作人员闯入。
7.在测量过程中，如有放电管发光时，则必须及时切断电源，仔细检查接线及试品都无击穿，待检查排除故障后，再进行高压测量工作。
五．操作方法
5.1 测试前的准备工作
①按图（3）所示，连接标准电容Ｃｎ（选用外接标准电容时背后Cn开关放在OUT位置），连接被测电容Ｃｘ，并且将标准电容与被测电容尽可能远离，以防止互相之间干扰，选用外接方式时，只需打开电源总开关即可，不能启动自带的高压。如选用内部标准电容器（背后Cn开关放在IN位置），只需连接被测试品即可。
②检查周围是否有强电磁场干扰，应尽量避免。
③检查大地线是否牢靠，以保证操作人员的安全，应检查电桥上的（⊥）与大地是否接触良好。
④检查电桥的灵敏度开关是否已回另位。
⑤检查试品的绝缘强度，应符合大于2U+1的标准。
⑥对试品施加试验电压（按部标或国际所规定的专业标准进行）。
 
5.2 试品的测试
①在不知道被测试品的大概容量及损耗时，可先施加少许的电压，找到粗平衡点后，再把工作电压升到所需的值，然后再寻找细平衡点。
②在测量时，灵敏度开关是按从小到大的规律来调节的。
③在测量时，R3开关时按从左至右的规律来调节的。
④在测量时，C4开关时按从右至左的规律来调节的。
⑤整个测量步絮：首先检查接线无误后，方可通电试验。第二升起试验电压，并调节灵敏度开关，使UA表头有明显的指示。此时表明电桥没有平衡。第三调节R3开关，顺序从左至右。这时通过观察表头来观察电桥的平衡状况。如表头已回另，可再加大灵敏度。应总保持能明显地观察到调节R3时，电桥的平衡状况。第四在某一点上用户会发现，调节R3已无法使表头再回到另位。这时可调节C4开关，顺序时从右至左，把表头指针调节到最小位。第五用户在调节C4到某一点时又会发现无法将指针调回另位。这时又要去调节R3开关，调节的位数是上一次调节R3的最后位，然后又会出现第四点时的问题，又必须要调节C4开关．．．就这样来回往复地调节R3和C4两组开关，直至灵敏度开关最大时，并指针回另（或指另仪指示到最小）。表明电桥已达到平衡。
 ⑥测量完毕后或在暂停测量时，应将另仪的灵敏度开关降至“0”，再将测量电压降至另并切断电源开关，根据计算公式，算出被测试品的容量及介损值。

五、装置成套性
1．QS37A型高压电桥                            一台                  
3．双屏蔽测量电缆                              一根
4．使用说明书                                  一份
5．电源线                                      一根

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