聚合物1MHZ介電常數測試儀電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測量準確度，希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標準電容量成正比。在下面的計算公式中，用戶可根據實際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

 DC/C或Dtgd=Ig/UwCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)   

         式中：Ｕ為測量電壓                     伏特（Ｖ）

ω為角頻率 2pf=314(50Hz)                            

          Ｃｎ標準電容器容量                    皮法（pＦ）

          Ｉｇ通用指另儀的電流5X10-10            安培（Ａ）

          Ｒｇ平衡指另儀內阻約1500              歐姆（W）

          Ｒ４橋臂R4電阻值3183                 歐姆（W）

          Ｃｘ被測試品電容值                    皮法（ｐF）

3 電容量及介損顯示精度：

    電容量： ±0.5%×tgδx±0.0001。

    介  損： ±0.5％tgdx±1×10-4

4 輔橋的技術特性：

    工作電壓±12V，50Hz

    輸入阻抗>1012　W

    輸出阻抗>0.6 W

    放大倍數>0.99

    不失真跟蹤電壓  0～12V（有效值）

5 指另裝置的技術特性：

    工作電壓±12V

    在50Hz時電壓靈敏度不低于1X10-6V／格， 電流靈敏度不低于2X10-9A／格

    二次諧波  減不小于25db

    三次諧波  減不小于50db

特點：優化的測試電路設計使殘值更小◆ 高頻信號采用數碼調諧器和頻率鎖定技術◆ LED 數字讀出品質因數，手動/自動量程切換◆ 自動掃描被測件諧振點，標頻單鍵設置和鎖定，大大提高測試速度

作為新一代的通用、多用途、多量程的阻抗測試儀器，測試頻率上限達到目前國內高的160MHz。1 雙掃描技術 - 測試頻率和調諧電容的雙掃描、自動調諧搜索功能。2 雙測試要素輸入 - 測試頻率及調諧電容值皆可通過數字按鍵輸入。3 雙數碼化調諧 - 數碼化頻率調諧，數碼化電容調諧。4 自動化測量技術 -對測試件實施 Q 值、諧振點頻率和電容的自動測量。5 全參數液晶顯示 – 數字顯示主調電容、電感、 Q 值、信號源頻率、諧振指針。6 DDS 數字直接合成的信號源 -確保信源的高葆真，頻率的高精確、幅度的高穩定。7 計算機自動修正技術和測試回路優化 —使測試回路 殘余電感減至低，Q 讀數值在不同頻率時要加以修正的困惑。

標準配置：高配Q表 一只  試驗電極  一只 （c類）電感      一套（9只）電源線    一條說明書    一份合格證    一份保修卡    一份

為什么介電常數越大，絕緣能力越強？因為物質的介電常數和頻率相關，通常稱為介電系數。

介電常數又叫介質常數，介電系數或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數。所以理論上來說，介電常數越大，絕緣性能就越好。

注：這個性質不是成立的。

對于絕緣性不太好的材料(就是說不擊穿的情況下,也可以有一定的導電性)和絕緣性很好的材料比較,這個結論是成立的。

但對于兩個絕緣體就不一定了。

介電常數反映的是材料中電子的局域(local)特性,導電性是電子的全局(global)特征.不是一回事情的。

補充：電介質經常是絕緣體。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各種金屬氧化物。有些液體和氣體可以作為好的電介質材料。干空氣是良好的電介質，并被用在可變電容器以及某些類型的傳輸線。蒸餾水如果保持沒有雜質的話是好的電介質，其相對介電常數約為80。

對于時變電磁場，物質的介電常數和頻率相關，通常稱為介電系數。介電常數又叫介質常數，介電系數或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數介電常數,用于衡量絕緣體儲存電能的性能.它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質或真空時的電容量之比。介電常數代表了電介質的極化程度，也就是對電荷的束縛能力，介電常數越大，對電荷的束縛能力越強。電容器兩極板之間填充的介質對電容的容量有影響，而同一種介質的影響是相同的，介質不同，介電常數不同

介質損耗：絕緣材料在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失，簡稱介損。在交變電場作用下，電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數角Φ）的余角δ稱為介質損耗角。

損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉化為熱能的介電損耗（耗散的能量）的量度，一般情況下都期望耗損因子低些好。

概念：

電介質在外電場作用下，其內部會有發熱現象，這說明有部分電能已轉化為熱能耗散掉，電介質在電場作用下，在單位時間內因發熱而消耗的能量稱為電介質的損耗功率，或簡稱介質損耗（diclectric loss）。介質損耗是應用于交流電場中電介質的重要品質指標之一。介質損耗不但消耗了電能，而且使元件發熱影響其正常工作。如果介電損耗較大，甚至會引起介質的過熱而絕緣破壞，所以從這種意義上講，介質損耗越小越好。

形式

各種不同形式的損耗是綜合起作用的。由于介質損耗的原因是多方面的，所以介質損耗的形式也是多種多樣的。介電損耗主要有以下形式：

1）漏導損耗

實際使用中的絕緣材料都不是*的理想的電介質，在外電場的作用下，總有一些帶電粒子會發生移動而引起微弱的電流，這種微小電流稱為漏導電流，漏導電流流經介質時使介質發熱而損耗了電能。這種因電導而引起的介質損耗稱為“漏導損耗"。由于實阿的電介質總存在一些缺陷，或多或少存在一些帶電粒子或空位，因此介質不論在直流電場或交變電場作用下都會發生漏導損耗。

2）極化損耗

在介質發生緩慢極化時（松弛極化、空間電荷極化等），帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運動而引起的能量損耗。

　　一些介質在電場極化時也會產生損耗，這種損耗一般稱極化損耗。位移極化從建立極化到其穩定所需時間很短（約為10-16～10-12s），這在無線電頻率（5×1012Hz 以下）范圍均可認為是極短的，因此基本上不消耗能量。其他緩慢極化（例如松弛極化、空間電荷極化等）在外電場作用下，需經過較長時間（10-10s或更長）才達到穩定狀態，因此會引起能量的損耗。

若外加頻率較低，介質中所有的極化都能跟上外電場變化，則不產生極化損耗。若外加頻率較高時，介質中的極化跟不上外電場變化，于是產生極化損耗。

電離損耗

電離損耗（又稱游離損耗）是由氣體引起的，含有氣孔的固體介質在外加電場強度超過氣孔氣體電離所需要的電場強度時，由于氣體的電離吸收能量而造成指耗，這種損耗稱為電離損耗。

結構損耗

在高頻電場和低溫下，有一類與介質內鄰結構的緊密度密切相關的介質損耗稱為結構損耗。這類損耗與溫度關系不大，耗功隨頻率升高而增大。

試驗表明結構緊密的晶體成玻璃體的結構損耗都很小，但是當某此原因（如雜質的摻入、試樣經淬火急冷的熱處理等）使它的內部結構松散后。其結構耗就會大大升高。

宏觀結構不均勾性的介質損耗

工程介質材料大多數是不均勻介質。例如陶瓷材料就是如此，它通常包含有晶相、玻璃相和氣相，各相在介質中是統計分布口。由于各相的介電性不同，有可能在兩相間積聚了較多的自由電荷使介質的電場分布不均勻，造成局部有較高的電場強度而引起了較高的損耗。但作為電介質整體來看，整個電介質的介質損耗必然介于損耗大的一相和損耗小的一相之間。

表征：

電介質在恒定電場作用下，介質損耗的功率為

　　W=U2/R=（Ed）2S/ρd=σE2Sd

定義單位體積的介質損耗為介質損耗率為

ω=σE2

在交變電場作用下，電位移D與電場強度E均變為復數矢量，此時介電常數也變成復數，其虛部就表示了電介質中能量損耗的大小。

D，E，J之間的相位關系圖

D，E，J之間的相位關系圖

如圖所示，從電路觀點來看，電介質中的電流密度為

J=dD/dt=d（εE）/dt=Jτ+iJe

式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度，導致能量損耗；Je，相比較E超前90°，稱為無功電流密度。

定義

tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ

式中，δ稱為損耗角，tanδ稱為損耗角正切值。

損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小，是電介質作為絕緣材料使用時的重要評價參數。為了減少介質損耗，希望材料具有較小的介電常數和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數Q=（tanδ）-1在高頻絕緣應用條件下稱為電介質的品質因素，希望它的值要高。

工程材料：離子晶體的損耗，離子晶體的介質損耗與其結構的緊密程度有關。

緊密結構的晶體離子都排列很有規則，鍵強度比較大，如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等，在外電場作用下很難發生離子松弛極化，只有電子式和離子式的位移極化，所以無極化損耗，僅有的一點損耗是由漏導引起的（包括本質電導和少量雜質引起的雜質電導）。這類晶體的介質損耗功率與頻率無關，損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此，以這類晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等

結構松散的離子晶體，如莫來石（3Al2O3·2SiO2）、董青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）等，其內部有較大的空隙或晶格畸變，含有缺陷和較多的雜質，離子的活動范圍擴大。在外電場作用下，晶體中的弱聯系離子有可能貫穿電極運動，產生電導打耗。弱聯系離子也可能在一定范圍內來回運動，形成熱離子松弛，出現極化損耗。所以這類晶體的介質損耗較大，由這類品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻，只能應用于低頻場合。

玻璃的損耗

復雜玻璃中的介質損耗主要包括三個部分：電導耗、松弛損耗和結構損耗。哪一種損耗占優勢，取決于外界因素溫度和電場頻率。高頻和高溫下，電導損耗占優勢：在高頻下，主要的是由弱聯系離子在有限范圍內移動造成的松弛損耗：在高頻和低溫下，主要是結構損耗，其損耗機理目前還不清楚，可能與結構的緊密程度有關。般來說，簡單玻璃的損耗是很小的，這是因為簡單玻璃中的“分子"接近規則的排列，結構緊密，沒有弱聯系的松弛離子。在純玻璃中加人堿金屬化物后。介質損耗大大增加，并且隨著加人量的增大按指數規律增大。這是因為堿性氧化物進人玻璃的點陣結構后，使離子所在處點陣受到破壞，結構變得松散，離子活動性增大，造成電導損耗和松弛損耗增加。

陶瓷材料的損耗

陶瓷材料的介質損耗主要來源于電導損耗、松弛質點的極化損耗和結構損耗。此外，表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導也會引起較大的損耗。

在結構緊密的陶瓷中，介質損耗主要來源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能，往往在配方中引人此易熔物質（如黏土），形成玻璃相，這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大，介質損耗也增大。因面一般高頻瓷，如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數電陶瓷的離子松弛極化損耗較大，主要的原因是：主晶相結構松散，生成了缺固濟體、多品型轉變等。

高分子材料的損耗

高分子聚合物電介質按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類。一般地，偶極矩在0~0.5D（德拜）范圍內的是非極性高聚物；偶極矩在0.5D以上的是極性高聚物。非極性高聚物具有較低的介電常數和介質損耗，其介電常數約為2，介質損耗小于10-4；極性高聚物則具有較高的介電常數和介質損耗，并且極性愈大，這兩個值愈高。

高聚物的交聯通常能阻礙極性基團的取向，因此熱固性高聚物的介電常數和介質損耗均隨交聯度的提高而下降。酚醛樹脂就是典型的例子，雖然這種高聚物的極性很強，但只要固化比較，它的介質損耗就不高。相反，支化使分子鏈間作用力減弱，分子鏈活動能力增強，介電常數和介質損耗均增大。

聚合物1MHZ介電常數測試儀

極限位置保護等；

本機采用機電一體化設計 ，主要由測力傳感器、變送器、微處理器、負荷驅動機構、計算機及彩色噴墨打印機構成。它具有寬廣準確的加載速度和測力范圍，對載荷、位移的測量和控制有較高的精度和靈敏度，還可以進行等速加載、等速位移的自動控制試驗。落地式機型 ，造型涂裝均充分考量了現代工業設計，人體工程學之相關原則。

主要特點:采用進口光電編碼器進行位移測量，控制器采用嵌入式單片微機結構，內置功能*的測控軟件，集測量、控制、計算、存儲功能于一體。具有自動計算應力、延伸率（需加配引伸計）、抗拉強度、彈性模量的功能，自動統計結果；自動記錄大點、斷裂點、點的力值或伸長量；采用計算機進行試驗過程及試驗曲線的動態顯示，并進行數據處理，試驗結束后可通過圖形處理模塊對曲線放大進行數據再分析編輯，并可打印報表。：3年保修，終身維護！

注意事項1、該儀器初始的包裝材料需小心保存，安裝需由本公司的專業技術人員進行操作。2、若儀器由于任何原因必須返修，必須將其裝入原紙箱中以防運輸途中損壞。3、在開機前，操作者要首先熟悉操作方法。

使用本機之前，請認真閱讀使用說明書，充分理解之后，再開機使用。請愛護本機，正確使用，以便使該機永遠保持較高的精度和良好的運行狀態。

中國檢測行業與驗證服務的者和智領者，幫助眾多檢測質檢單位和學校教研單位提供一站式的全面質量解決方案。

滿足標準：GBT 1409-2006測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻（包括米波波長在內）下電容率和介質損耗因數的推薦方法準確度ALC ON 10% x設定電流 + 20μAALC OFF 6% x設定電壓 + 20μADC偏置電壓源電壓 / 電流范圍：0V—±5V / 0mA—±50mA分辨率：0.5mV / 5μA電壓準確度：1% x設定電壓 + 5mVISO ON：用于電感、變壓器加偏置測試AC源內阻ISO ON：100ΩISO OFF：30Ω、50Ω、
電源電壓：220V±20%，50Hz±2Hz功耗80VA體積(W×H×D)： 280 mm × 88 mm × 370 mm(無護套)，369 mm × 108 mm × 408 mm(帶護套)。重量：約5kg將在以后的測試過程中進行開路校正計算。如果頻率1，頻率2。設置為OFF, 開路校正計算采用插入法所計算出的當前頻率的開路校正數據。如果頻率1，頻率2 設置為ON, 同時當前測試頻率等于頻率1，頻率2， 則頻率1，頻率2 的開路校正數據將被用于開路校正的計算。
平衡測試功能變壓器參數測試功能測試速度:13ms/次電壓或電流的自動電平調整（ALC）功能V、I 測試信號電平監視功能內部自帶直流偏置源可外接大電流直流偏置源10點列表掃描測試功能30Ω、50Ω、100Ω可選內阻內建比較器，10檔分選和計數功能內部文件存儲和外部U盤文件保存測量數據可直接保存到U盤RS232C、 USB 、LAN、HANDLER、GPIB、DCI接口
選件，DCI與GPIB 只能2者選1通用技術參數工作溫度, 濕度：0℃－40℃, ≤ 90%RH
列表掃描10點列表掃描可對頻率、AC電壓/電流、內/外DC偏置電壓/電流進行掃描測試每掃描點可單獨分選內部非易失性存儲器：100組LCRZ儀器設定文件，201次測試結果外部USB存儲器GIF圖像LCRZ儀器設定文件測試數據USB存儲器直接存儲
接口I/O接口：HANDLER，從儀器后面板輸出串行通訊接口：USB、RS232C并行通訊接口：GPIB接口（選件）網絡接口：LAN存儲器接口：USB HOST（前面板）偏置電流源控制接口DCI
技術參數顯示器:480×RGB×272，4.3寸TFT LCD顯示器。測試信號頻率：20Hz—1MHz分辨率：10mHz，4位頻率輸入準確度：0.01%AC電平測試信號電壓范圍：10mV—2Vrms電壓分辨率:100μV，3位輸入準確度ALC ON 10% x設定電壓 + 2mVALC OFF 6% x設定電壓 + 2mV測試信號電流范圍：100μA—20mA電流分辨率：1μA，3位輸入
性能特點4.3寸TFT液晶顯示中英文可選操作界面高1MHz的測試頻率，10mHz分辨率
GDAT-S 的短路校正功能能消除與被測元件相串聯的寄生阻抗（R, X）造成的誤差。
移動光標至短路設定域，屏幕軟鍵區顯示下列軟鍵。
短路校正功能操作步驟短路校正包括采用插入計算法的全頻短路校正和對所設定的2 個頻率點進行的單頻短路校正。執行下列操作步驟利用插入計算法對全頻率進行短路校正。
按軟鍵 關 ，關閉開路校正功能。以后的測量過程中將不再進行開路校正的計算。短路校正
使用DCI接口可控制外部直流偏流源，偏置電流可達120A。

一、  概述

介質損耗和介電常數是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷，還有復合材料等的一項重要的物理性質，通過測定介質損耗角正切tanδ及介電常數（ε），可進一步了解影響介質損耗和介電常數的各種因素，為提高材料的性能提供依據；該儀器用于科研機關、學校、工廠等單位對無機非金屬新材料性能的應用研究。

二、  測試原理

采用高頻諧振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗測試。它以單片計算機作為儀器的控制，測量核心采用了頻率數字鎖定，標準頻率測試點自動設定，諧振點自動搜索，Q值量程自動轉換，數值顯示等新技術，改進了調諧回路，使得調諧測試回路的殘余電感減至低，并保留了原Q表中自動穩幅等技術，使得新儀器在使用時更為方便，測量值更為精確。儀器能在較高的測試頻率條件下，測量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質損耗，高頻回路有效并聯及串聯電阻，傳輸線的特性阻抗等。

本測試裝置是由二只測微電容器組成，平板電容器一般用來夾持被測樣品，園筒電容器是一只分辨率高達0.0033pF的線性可變電容器，配用儀器作為指示儀器，絕緣材料的損耗角正切值是通過被測樣品放進平板電容器和不放進樣品的Q值變化，由園筒電容器的刻度讀值變化值而換算得到的。同時，由平板電容器的刻度讀值變化而換算得到介電常數。

三、儀器的技術指標

1．Q值測量范圍：2～1023

2．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔；

3．電感測量范圍：自身殘余電感和測試引線電感的自動扣除功能4.5nH-100mH 分別有0.1μH、0.5μH、2.5μH、10μH、50μH、100μH、1mH、5mH、10mH九個電感組成。

4．電容直接測量范圍：1～460pF                                                

5．主電容調節范圍： 30～500pF                                            

6．電容準確度 150pF以下±1.5pF；150pF以上±1%                                                                   7．信號源頻率覆蓋范圍10KHz-70MHz （雙頻對向搜索  確保頻率不被外界干擾）另有GDAT-C 頻率范圍10KHz-70MHz及200KHZ-160M

8、型號頻率指示誤差：1*10^-6 ±1                                      

Q值合格指示預置功能范圍：5～1000

Q值自動鎖定，無需人工搜索

9．Q表正常工作條件

a. 環境溫度：0℃～+40℃

b．相對濕度：<80％；

c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

10．其他

a．消耗功率：約25W；   

b．凈重：約7kg；   

c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

11．產品配置：

a.測試主機一臺；

b.電感一套；

c.夾具一 套

四、性能特點：

1.    平板電容器

極片尺寸：φ25.4mm\φ50mm

極片間距可調范圍和分辨率：≥10mm，±0.01mm

2.    園筒電容器

電容量線性：0.33pF / mm±0.05 pF

長度可調范圍和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm

3.  夾具插頭間距：25mm±1mm

4.  夾角損耗角正切值：≤4×10－4（1MHz時）

5、數顯電極

五. 維修保養

本測試裝置是由精密機械構件組成的測微設備，所以在使用和保存時要避免振動和碰撞，要求在不含腐蝕氣體和干燥的環境中使用和保存，不能自行拆裝，否則其工作性能就不能保證，如測試夾具受到碰撞，或者作為定期檢查，要檢測以下幾個指標：

1.    平板電容器二極片平行度不超過0.02mm。

2.    園筒電容器的軸和軸同心度誤差不超過0.1mm。

3.    保證二個測微桿0.01mm分辨率。

4.    用精密電容測量儀（±0.01pF分辨率）測量園筒電容器，電容呈線性率，從0~20mm，每隔1mm測試一點，要求符合工作特性要求。

附表一,介質損耗測試系統主要性能參數一覽表

BH916測試裝置                                        GDAT高頻Q表

平板電容極片 Φ50mm/Φ25.4mm                         可選頻率范圍10KHz-70MHz

間距可調范圍≥15mm                                   頻率指示誤差3×10-5±1個字

夾具插頭間距25mm±0.01mm                             主電容調節范圍30-500/18-220pF

測微桿分辨率0.001mm                                  主調電容誤差<1%或1pF

夾具損耗角正切值≦4×10-4 （1MHz)                    Q測試范圍2～1023

附表二    電感組典型測試數據

如果e保持常數（已知電平）一個約定的電壓表連于回路電容的兩端，電壓表的指示直接用回路Q的單位進行定標，從而能直接讀出回路的Q值。

串聯諧振電路中，有效電阻R，除被測電感有效電阻外，還包括Q表內部調諧電容器，指示電壓表，寬帶變壓器和接線柱等損耗等效電阻值。所以Q表測得值將稍低于被測電感的實際的有效Q值。

基于上述理由，為了正確地測量元件的Q值，還需要考慮到測試回路中殘余參數的影響。

本機測試回路中殘余成分是很小的，對一般的測量可予忽略，即Q表指示

讀得值等于被測元件的有效Q值。對測試頻率高于10MHz，又要較高精確度時，需按均值進行修正。均值的高低能直接表征Q表自身回路的品質優劣。不能提供均值的Q表，其測得Q值的有效性不能得到確認。Q表修正值見第13頁的表格。(1) Q量程鍵：開機默認狀態為Q值手動量程(Manual)的MQ檔。按Q量程鍵即為Q值自動量程（Auto），再按該鍵，又為手動量程。

(2) Q記憶鍵：按該鍵即能實現Q值自動記憶功能，此時顯示屏上以較小字體 顯示的Q值為調諧過程中的變化值，而Q值框內為諧振峰值，即Q值。

(3) Σ測量鍵:這是對絕緣材料進行介電常數（ε）和損耗角正切值（tanδ）測量的功能鍵。要完成該功能測量還需相應的測試夾具和調諧電感器的配合。

(4) Q預置鍵，當按鍵后，即能把當時顯示的Q值作為預置值，以后當測試超過該值時，會顯示“GO"并蜂鳴，表示超過原預置值。適宜于批量元件測試。

(5) 彩屏顯示區，（見4.3顯示屏示意圖五）。

(6) 頻率設置數字和小數點鍵共11個。。

(7) “SET"鍵，快速按一次該鍵，就進入頻率值數字設置狀態，通過11個數字和小數點鍵設置具體頻率值，顯示屏左上方顯示設置的頻率值，再按一次“SET"鍵，即完成頻率數字設置。

(8) 信號輸出端口：能輸出測試信號，頻率從1kHz至70MHz，幅值約50mV(1kΩ)。

(9) 當長按“SET"鍵后，頻率顯示會從四位數顯改變為八位數顯，其中一位數在閃變，這時調此頻率調節旋鈕，順時針轉動頻率，反之，降低頻率值。

(10) 頻率調節粗細選擇鍵，通過該二鍵選擇，使頻率調節旋鈕的調節細度在合適的位置上。當功能鍵“Σ測量"啟動時，其中“?"鍵又復用為“NET"鍵。

(11) “MHz/kHz"頻率單位選擇鍵。

(12) USB通訊口座。

(13)  同軸慢轉調諧旋鈕，通過該旋鈕仔細調諧達到諧振（即大Q值）。

(14) 測試回路接線柱：左邊是電感器接線柱，右邊是接電容器接線柱。

1 測試工作頻率。

2 有效Q值顯示，當Q記憶時為調諧過程中Q大值顯示，即Q測得值。

3 調諧過程中Q變化值，顯示調諧過程幫助操作者調諧用。

4 調諧電容值。

5 軟件自動計算的有效L值。

6 Q預置值。

7 超過預置值的顯示符號，同時發聲。

8 Q量程顯示。

9 Q量程手動或自動顯示。

10 調諧中Q變化的百分比。

11 Q調諧指針。變壓器介質損耗測試儀流體排出法

在電容率近似等于試樣的電容率，而介質損耗因數可以忽略的一種液體內進行測量，這種測量與試 樣厚度測量的精度關系不大。當相繼采用兩種流體時，試樣厚度和電極系統的尺寸可以從計算公式中 消去.

 試樣為與試驗池電極直徑相同的圓片，或對測微計電極來說，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應 忽略不計。在測微計電極中，為了忽略邊緣效應，試樣直徑約比測微計電極直徑小兩倍的試樣厚度’

5. 1.2.3 邊緣效應

為了避免邊緣效應引起電容率的測量誤差，電極系統可加上保護電極。保護電極的寬度應至少為 兩倍的試樣厚度，保護電極和主電極之間的間隙應比試樣厚度小。假如不能用保護環，通常需對邊緣電 容進行修正，表1給出了近似計算公式。這些公式是經驗公式，只適用于規定的幾種特定的試樣形狀。

此外，在一個合適的頻率和

1— —溫度計插孔s

2— —絕緣子s

3— —過剩液體溢流的兩個出口 0

圖3測■液體的兩電極試驗池示例1——溫度計插孔《

2 1 mm厚的金屬板彳

3——石英玻璃&

4 1 mm或2 mm的間隙；

5——溫度計插孔。

圖4液體測量的平板兩電極試驗池

附錄A

（資料性附錄）
儀 器

A. 1西林電橋

A. 1. 1概述

西林電橋是測量電容率和介質損耗因數的經典的裝置.它可使用從低于工頻（50 Hz?60 Hz） 直至100 kHz的頻率范圍，通常測定50 pF?1 000 pF的電容（試樣或被試設備通常所具有的電容）。

這是一個四臂回路（圖A.l）o其中兩個臂主要是電容（未知電容役和一個無損耗電容另外 兩臂（通常稱之為測量臂）由無感電阻R和R組成，電阻死 在未知電容Cx的對邊上，測量臂至少被 一個電容G分流。一般地說，電容G和兩個電阻R和死 中的一個是可調的，

如果采用電阻艮和（純）電容Cs的串聯等值回路來表示電容Cx,則圖A. 1所示的電橋平衡時 導出：

Cs = Cn •  （ A* 1 ）

和 tan（5x =（V Cs^s — } R  （ A. 2 ）

如果電阻R被一個電容G分流，則姑渺的公式變為：

tan^x = Ci-Ri —— （ A. 3 ）

由于頻率范圍的不同，實際上電橋構造會有明顯的不同&例如一個50 pF?1 000 pF的電容在 50 Hz時的阻抗為60 MC?3 MQ,在100 kHz時的阻抗為3 000 Q?1 500

頻率為100 kHz時，橋的四個臂容易有相同數量級的阻抗，而在50 Hz?60 Hz的頻率范圍內則是 不可能的。因此，出現了低頻和（相對）高頻兩種不同形式的電橋。

A. 1.2低頻電橋

一般為高壓電橋，這不僅是由于靈敏度的緣故，也因為在低頻下正是高電壓技術特別對電介質損耗 關注的問題.電容臂和測量臂兩者的阻抗大小在數量級上相差很多，結果，絕大部分電壓都施加在電容 Cx和Cn上，使電壓分配不平衡。上面給出的電橋平衡條件只是當低壓元件對高壓元件屏蔽時才成 立。同時，屏蔽必須接地，以保證平衡穩定。如圖A. 2所示。屏蔽與使用被保護的電容G和*是一 致的，這個保護對于CN來說是的。

由于選擇不同的接地方法，實際上形成了兩類電橋。

A. L2. 1帶屏蔽的簡單西林電橋

橋的B點（在測量臂邊的電源接線端子）與屏蔽相連并接地。

屏蔽能很好地起到防護高壓邊影響的作用，但是增加了屏蔽與接到測量臂接線端M和N的各根 導線之間電容，此電容承受跨接測量臂兩端的電壓，這樣會引入一個通常使姑溫的測量精度限于 0.1%數量級的誤差，當電容公和言不平衡時尤為顯著。

A. 1.2. 2帶瓦格納（Wagner）接地電路的西林電橋

圖A.2示出了使電橋測量臂接線端與屏蔽電位相等的方法,這種方法是通過使用外接輔助橋臂 Za、ZN瓦格納接地電路），并使這兩個輔助橋臂的中間點P接到屏蔽并接地。調節輔助橋臂（實際為 ZQ以使在ZA和Ze上的電壓分別與電橋的電容臂和測量臂兩端的電壓相等。顯然，這個解決方法包 括兩個橋即主橋AMNB和輔橋AMPB（或ANPB）同時平衡。通過檢測器從一個橋轉換到另一個橋逐 次地逼近平衡而終達到二者平衡，用這種方法精度可以提高一個數量級，這時，實際上該精度只決定 于電橋元件的精密度。

14

必須指出，只有當電源的兩端可以對地絕緣時才使用上述特殊的解決方法。如果不可能對地絕緣, 則必須使用更復雜的裝置（雙屏蔽電橋）.

A. 1.3高頻西林電橋

這種電橋通常在中等的電壓下工作，是比較靈活方便的一種電橋；通常電容CN是可變的（在高壓 電橋中電容通常是固定的），比較容易采用替代法。

由于不期望電容的影響隨頻率的增加而增加，因此仍可有效使用屏蔽和瓦格納接地線路。

A. 1.4關于檢測器的說明

當西林電橋的B點接地時，必須避免檢測器的不對稱輸入（這在電子設備中是常有的）。

然而這樣的檢測器只要接地輸入端總是連接于P點，就能與裝有瓦格納接地線路的電橋一起 使用。

A.2 變壓器電橋（電感比例臂電橋）

A.2. 1概述

這種電橋的原理比西林電橋簡單。其結構原理見圖A. 3O

當電橋平衡時，復電抗厶和Zm之間的比值等于電壓矢量LA和耳 間的比值。如果電壓矢量的比 值是已知的，便可從已知的Zm推導出Z"在理想電橋中比例UJU2是一個系數K,這樣Zk = KZm, 實際上Zm的幅角直接給出汲，

變壓器電橋比西林電橋有很大的優點，它允許將屏蔽和保護電極直接接地且不需要附加的輔助 橋臂。

這種電橋可在從工頻到數十MHz的頻率范圍內使用,比西林電橋使用的頻率范圍寬，由于頻率 范圍的不同，橋的具體結構也不相同.

A.2.2低頻電橋

通常是一個高壓電橋（更精密，電壓頃 是高壓，以是中壓），這種電橋的技術與變壓器的技術有關。 可采用兩類電源：

1） 電源電壓直接加到一個繞組上，另一個繞組則起變壓器次級繞組的作用。

2） 將電源加到初級繞組上（見圖A.3）,而電橋的兩個繞組是由兩個分開的次級線路組成或是由 一個帶有中間抽頭能使獲得電壓，和以 的次級繞組組成.

與所有的測量變壓器一樣，電橋存在誤差（矢量比U} /U2與其理論值之間的差兒 這種誤差隨負載 而變化，尤其是Ui和以之間的相位差，它會直接影響ta海的測量值。

因此，必須對電橋進行校正，這可以用一個無損耗電容Cn（與在西林電橋中使用的相似）代替Zx進 行.如果d與a的值相同，這實際上是替代法，測試前應校正。但由于&很少是可調的，因此負載 的變化對公不再有效。電橋在恒定負載下工作是可能的，如圖A. 4所示：當測量嵐時，用一個轉換開 關把6接地，反之亦然。這時對于高壓繞組來說兩個負載的總和是恒定的。（嚴格地說，低壓邊也應 該用一個相似的裝置，但由于連在低壓邊的負載很小，盡管采用這樣處理很容易，但意義小。）

另外，若用并聯在電壓上的一個純電容*校正時，承受電壓以 的測量阻抗Zm組成如下：

1） 如果以 和，是同相的（理想情況），則用一個純電容Cm組成。

2） 如果U2超前Un則用一個電容Cm和一個電阻Rm組成。

3） 如果以滯后于Un則電阻Rm應變成負的。這就是說，為了重新建立平衡必須在U] 一邊并 人一個電阻形成電流分量，其實并不存在適用于高壓的可調高電阻，因此通常阻性電流分量 是用一個輔助繞組來獲得的，這個輔助繞組提供一個與U]同相的低電壓圖A. 5）。

注：不可在d上串接一個電阻。因為如果將電阻接在電容器后面會破壞Cn測量極和保護極間的等電位；如果將 電阻接到前面的高壓導線上，則電阻（內）電流也將包括保護電路的電流，這就可能無法校正。

這些論述同樣適用于上述第二種情況的電阻Rm。但在低壓邊容易將三個電阻R、足 和F以星形聯接來

變壓器介質損耗測試儀式中：

AChCh的增量。

在50 kHz到50 MHz的頻率范圍內能方便地設計這種網絡，這種網絡也容易有效地屏蔽。但其缺 點是平衡隨頻率的變化太靈敏，以致于電源頻率的諧波很不平衡。為了能拓寬頻率范圍，必須改變或換 接電橋元件，在較高頻率下接線和開關阻抗（若使用開關時）會引入很大的誤差。

A* 4諧振法（Q表法）

諧振法或Q表法是在10 kHz到260 MHz的頻率范圍內使用。它的原理是基于在一個諧振電路 中感應一個已知的弱小電壓時，測量在該電路出現的電壓。圖A. 8表示這種電路的常用形式，在線路 中通過一個共用電阻R將諧振電路耦合到振蕩器上，也可用其他的耦合方法。

操作程序是在規定的頻率下將輸入電壓或電流調節到一個已知值，然后調節諧振電路達到大諧 振，觀察此時的電壓U八 然后將試樣接到相應的接線端上，再調節可變電容器使電路重新諧振，觀察新 的電壓S的值。

在接入試樣并重新調節線路時，只要見圖A. 8）其總電容幾乎保持不變。試樣電容近似于 △G即是可變電容器電容的變化量。

試樣的損耗因數近似為：

"泌& 余（*一￡）  A.9）

式中：

G——電路中的總電容，包括電壓表以及電感線圈本身的電容；

Q】、Q°——分別為有無試樣聯接時的Q值。

測量誤差主要來自兩臺指示器的標定刻度以及在連線中尤其是在可變電容器和試樣的連線中所引 入的阻抗。對于高的損耗因數值的條件可能不成立，此時上面引出的近似公式不成立.

A.5變電納法（變電抗法）

圖1所示的測微計電極系統是哈特遜（Hartshorn）改進的，被用于消除在高頻下因接線和測量電容 器的串聯電感和串聯電阻對測量值產生的誤差。在這樣的系統中，是由于在測微電極中使用了一個與 試樣連接的同軸回路，不管試樣在不在電路中，電路中的電感和電阻總是相對地保持恒定。夾在兩電極 之間的試樣，其尺寸與電極尺寸相同或小于電極尺寸，除非試樣表面和電極表面磨得很平整，否則在試 樣放到電極系統里之前,必須在試樣上貼一片金屬箔或類似的電極材料。在試樣抽出后，調節測微計電 極，使電極系統得到同樣的電容。

按電容變化仔細校正測微計電極系統后，使用時則不需要校正邊緣電容、對地電容和接線電容。其 缺點是電容校正沒有常規的可變多層平板電容器那么精密且同樣不能直接讀數。

在低于1MHz的頻率下，可忽略接線的串聯電感和電阻的影響，測微計電極的電容校正可用與測 微計電極系統并聯的一個標準電容器的電容來校正，

在接和未接試樣時電容的變化量是通過這個電容器來測得。

在測微計電極中，次要的誤差來源于電容校正時所包含的電極的邊緣電容，此邊緣電容是由于插入 一個與電極直徑相同的試樣而稍微有所變化,實際上只要試樣直徑比電極直徑小2倍試樣厚度，就可 消除這種誤差。

首先將試樣放在測微計電極間并調節測量電路參數。然后取出試樣，調節測微計電極間距或重新 調節標準電容器來使電路的總電容回到初始值。

按表2計算試樣電容C吳

損耗因數為：

也響=（七云"  （a.io）

式中：

△G——接入試樣后，在諧振的兩側當檢測器輸入電壓等于諧振電壓的也/2時可變電容器

（圖1）的兩個電容讀數之差。

△G—在除去試樣后與上述相同情況下的兩電容讀數差.

值得注意的是在整個試驗過程中試驗頻率應保持不變。

注；貼在試樣上的電極的電阻在髙頻下會變得相當大，如果試樣不平整或厚度不均勻，將會引起試樣損耗因數的明 顯增加。這種變得明顯起來的頻率效應，取決于試樣表面的平整度，該頻率也可低到10 MHzt因此，必須在 io MHg及更高的頻率下，且沒有貼電極的試樣上做電容的損耗因數的附加測量，假設Cw和tan<5w為不貼電 極的試樣的電容和損耗因數，則計算公式為：

tanB = ^-tan^w  （ A. 11 ）

Cw

式中：

Cw-…帶電極的試樣電容。

A. 6屏蔽

在一個線路兩點之間的接地屏蔽，可消除這兩點之間的所有的電容，而被這兩個點的對地電容所代 替，因此，導線屏蔽和元件屏蔽可任意運用在那些各點對地的電容并不重要的線路中；變壓器電橋和帶 有瓦格納接地裝置的西林電橋都是這種類型的電路。

從另一方面來說,在采用替代法電橋里，在不管有沒有試樣均保持不變的線路部分是不需要屏 蔽的。

實際上，在電路中將試樣、檢測器和振蕩器的連線屏蔽起來。并盡可能將儀器封裝在金屬屏蔽里, 可以防止觀察者的身體（可能不是地電位或不固定）與電路元件之間的電容變化.

對于100 kHz數量級或更高的頻率，連線應可能短而粗，以減小自感和互感；通常在這樣的頻率下 即使一個很短的導線其阻抗也是相當大的，因此若有幾根導線需要連接在一起，則這些導線應盡可能的 連接于一點。

如果使用一個開關將試樣從電路上脫開，開關在打開時它的兩個觸點之間的電容必須不引入測量 誤差，在三電極測量系統中，要做到這點，可以在兩個觸點間接入一個接地屏蔽，或是用兩個開關串聯, 當這兩個開關打開時，將它們之間的連線接地，或將不接地且處于斷開狀態的電極接地。

A.7電橋的振蕩器和檢測器

A. 7, 1交流電壓源

滿足總諧波分量小于1%的電壓和電流的任一電壓源。

A.7.2檢測器

下列各類檢測器均可使用，并可以帶一個放大器以增加靈敏度：

1） 電話（如需要可帶變頻器）；

2） 電子電壓表或波分析器；

3） 陰極射線示波器；

4） “電眼"調節指示器；

5） 振動檢流計（僅用于低頻）。

在電橋和檢測器中間需加一個變壓器，用它來匹配阻抗或者因為電橋的一輸出端需接地。

諧波可能會掩蓋或改變平衡點，調節放大器或引入一個低通濾波器可防止該現象。對測量頻率的 二次諧波有40 dB的分辨率是合適的，

A.8頻率范圍

 1西林電橋電路圖

具有瓦格納(Wagner)接地電路的西林電橋變壓器電橋，恒載校正虛線：與Cm并聯形成一個高電阻（當A超前于11時）變壓器電橋，當既滯后于V時的補償（用繞組仏）檢測器并聯T型網絡的電路原理圖并聯T型網絡的實際線路圖諧振法的電路圖