相對介電常數試驗儀

相對介電常數試驗儀定義：

介電常數是反映壓電智能材料電介質在靜電場作用下介電性質或極化性質的主要參數，通常用ε來表示。不同用途的壓電元件對壓電智能材料的介電常數要求不同。當壓電智能材料的形狀、尺寸一定時，介電常數ε通過測量壓電智能材料的固有電容CP來確定。

根據物質的介電常數可以判別高分子材料的極性大小。通常，相對介電常數大于3.6的物質為極性物質；相對介電常數在2.8~3.6范圍內的物質為弱極性物質；相對介電常數小于2.8為非極性物質。

測量方法：

相對介電常數εr可以用靜電場用如下方式測量：首先在兩塊極板之間為真空的時候測試電容器的電容C0。然后，用同樣的電容極板間距離，但在極板間加入電介質后測得電容Cx。然后相對介電常數可以用下式計算：

εr＝Cx/C0。

在標準大氣壓下，不含二氧化碳的干燥空氣的相對電容率εr＝1.00053。因此，用這種電極構形在空氣中的電容Cair來代替C0來測量相對電容率εr時，也有足夠的準確度。（參考GB/T 1409-2006）

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。

常見溶劑：附常見溶劑的相對介電常數，條件為室溫下，測試頻率為1KHz。

溫度對介電常數的影響

H2O （水） 78.5

HCOOH （甲酸） 58.5

HCON（CH3）2 （N,N-二甲基甲酰胺）36.7

CH3OH （甲醇） 32.7

C2H5OH （乙醇） 24.5

CH3COCH3 （丙酮） 20.7

n-C6H13OH （正己醇）13.3

CH3COOH （乙酸或醋酸） 6.15

C6H6 （苯） 2.28

CCl4 （四氯化碳） 2.24

n-C6H14 （正己烷）1.88

n-C4H10（四號溶劑） 1.78 [1]

相關解釋：

介電常數”在工具書中的解釋：

1. 又稱電容率或相對電容率，表征電介質或絕緣材料電性能的一個重要數據，常用ε表示。它是指在同一電容器中用同一物質為電介質和真空時的電容的比值，表示電介質在電場中貯存靜電能的相對能力。空氣和二硫化碳的ε值分別為1.0006和2.6左右，而水的ε值較大，10℃ 時為 83.83。

2. 介電常數是物質相對于真空來說增加電容器電容能力的度量。介電常數隨分子偶極矩和可極化性的增大而增大。在化學中，介電常數是溶劑的一個重要性質，它表征溶劑對溶質分子溶劑化以及隔開離子的能力。介電常數大的溶劑，有較大隔開離子的能力，同時也具有較強的溶劑化能力。介電常數用ε表示，一些常用溶劑的介電常數見下表：

“介電常數”在學術文獻中的解釋：

1. 介電常數是指物質保持電荷的能力，損耗因數是指由于物質的分散程度使能量損失的大小。理想的物質的兩項參數值較小。

介電常數與頻率變化的關系

2. 其介質常數具有復數形式，實數部分稱為介電常數，虛數部分稱為損耗因子。通常用損耗角的正切值 tan θ（損耗因子與介電常數之比）來表示材料與微波的耦合能力。損耗正切值越大，材料與微波的耦合能力就越強。

3. 介電常數是指在同一電容器中用某一物質為電介質與該電容器在真空中的電容的比值。在高頻線路中信號傳播速度的公式如下：v＝k。

4. 為簡單起見，后面將相對介電常數均稱為介電常數。反射脈沖信號的強度，與界面的波反射系數和透射波的衰減系數有關，主要取決于周圍介質與反射體的電導率和介電常數。

相對介電常數試驗儀參數設置：

l   型號：ZJD-87

l   準確度： Cx:±（讀數×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（讀數×0.5%+0.00005）；

l   電容量范圍：內施高壓：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；外施高壓：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；

l   分辨率：最高0.001pF，4位有效數字；

l   介電常數ε測試范圍：0-200；

l   介電常數ε準確度：0.5%

l   介質損耗tgδ測試范圍：不限，

l   介質損耗tgδ分辨率：0.000001，電容、電感、電阻三種試品自動識別。

l   試驗電流范圍：5μA～5A；

l   內施高壓：設定電壓范圍：0.5～10kV ；

l   最大輸出電流：200mA；

l   升降壓方式：電壓隨意設置。比如5123V。

l   試驗頻率： 40-70Hz單頻隨意設置。比如48.7Hz.

l   頻率精度：±0.01Hz

l   外施高壓：接線時最大試驗電流5A，工頻或變頻40-70Hz

l   環境溫度：20±5℃

l   相對濕度：65±5%

l   高低壓電極之間距離：0~5mm可調

l   百分表示值wu差：0.01mm

l   測量極直徑：50mm（表面積19.6cm2）

l   空極tgδ：≤3×10-5

l   最高測試電壓：2000V

l   體積：Ф210mm H180mm

l   重量：6kg

試驗步驟：
1、按照Q表的操作規程調整儀器，選定測量頻率，測定C1和Q1的值。
2、將試樣放入測試電極中，并調節電容器C，使電路諧振，達到最大Q值記下調諧電容量C2和Q2的值。
3、將試樣從測試電極中取出，調節C或測試電極的距離，使電路重新諧振，記下C、或測試電極的校正電容值與Q值，北京智德創新檢測儀器并根據測試值計算出損耗角tanδ與介電常數ε。
4、其他高頻測試儀器按其說明書進行操作，北京智德創新檢測儀器通過測試值計算出損耗角tanδ和介電常數ε。

試驗條件：
1、試樣表面應清潔、平滑，無裂紋、氣泡和雜質等，試樣表面應用蘸有無水乙醇的布擦洗。
2、試樣應在標準實驗室溫度及濕度下至少調節24h。
3、當試樣處理有特殊要求時，可按其產品標準規定的進行。

測試意義：
1、介電常數——北京智德創新檢測儀器絕緣材料通常以兩種不同方式來使用，即（1）用于固定電學網絡部件，同時讓其彼此以及與地面絕緣；（2）用于起到某一電容器的電介質作用。在第一種應用中，通常要求固定的電容盡可能小，同時具有可接受且一致的機械，化學和耐熱性能。因此要求電容率具有一個低值。在第二種應用中，要求電容率具有一個高值，以使得電容器能夠在外型上能盡可能小。有時使用電容率的中間值來評估在導體邊緣或末端的應力，以將交流電暈降至最小。
2、交流損耗——對于這兩種場合（作為電學絕緣材料和作為電容器電介質），交流損耗通常必須是比較小的，以減小材料的加熱，同時將其對網絡剩余部分的影響降至最小。在高頻率應用場合，特別要求損耗指數具有一個低值，因為對于某一給定的損耗指數，電介質損耗直接隨著頻率而增大。在某些電介質結構中，例如試驗用終止襯套和電纜所用的電介質，通常電導增加可獲得損耗增大，這有時引入其來控制電壓梯度。在比較具有近似相同電容率的材料時或者在材料電容率基本保持恒定的條件下使用任何材料時，這可能有助于考慮耗散因子，功率因子，相位角或損耗角。
3、相關性——北京智德創新檢測儀器當獲得適當的相關性數據時，耗散因子或功率因子有助于顯示某一材料在其它方面的特征，例如電介質擊穿，濕分含量，固化程度和任何原因導致的破壞。然而，由于熱老化導致的破壞將不會影響耗散因子，除非材料隨后暴露在濕分中。當耗散因子的初始值非常重要的，耗散因子隨著老化發生的變化通常是及其顯著的。