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北京智德創(chuàng)新儀器設(shè)備有限公司
產(chǎn)品型號(hào)
品 牌智德創(chuàng)新
廠商性質(zhì)生產(chǎn)商
所 在 地北京市
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更新時(shí)間:2024-02-06 14:35:53瀏覽次數(shù):197次
聯(lián)系我時(shí),請(qǐng)告知來(lái)自 智慧城市網(wǎng)高頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀標(biāo)準(zhǔn):
《JJG563-2004高壓電容電橋檢定規(guī)程》
《JB1811-92壓縮氣體標(biāo)準(zhǔn)電容器》
《GB1409-2016固體絕緣材料相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)的試驗(yàn)方法》
《ASTM D150固體電絕緣材料的交流損耗特性及介電常數(shù)的試驗(yàn)方法》
《IEC 60250測(cè)定電氣絕緣材料在工頻、音頻、射頻(包括米波長(zhǎng))下電容率和電介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法》
高頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀型號(hào)及參數(shù):
項(xiàng)目/型號(hào) | ZJD-B | ZJD-A | ZJD-C |
信號(hào)源 | DDS數(shù)字合成信號(hào) | ||
頻率范圍 | 10KHZ-70MHZ | 10KHZ-110MHZ | 100KHZ-160MHZ |
信號(hào)源頻率覆蓋比 | 7000:1 | 11000:1 | 16000:1 |
采樣精度 | 11BIT | 12BIT | |
信號(hào)源頻率精度 | 3×10-5 ±1個(gè)字,6位有效數(shù) | ||
Q值測(cè)量范圍 | 1~1000自動(dòng)/手動(dòng)量程 | ||
Q值量程分檔 | 30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔 | ||
Q分辨率 | 4位有效數(shù),分辨率0.1 | ||
Q測(cè)量工作誤差 | <5% | ||
電感測(cè)量范圍 | 1nH~8.4H,;分辨率0.1 | 1nH~140mH;分辨率0.1 | |
電感測(cè)量誤差 | <3% | ||
電容直接測(cè)量范圍 | 1pF~2.5uF | 1pF~25uF | |
調(diào)諧電容誤差分辨率 | ±1pF或<1% | ||
主電容調(diào)節(jié)范圍 | 30~540pF | 17~240pF | |
諧振點(diǎn)搜索 | 自動(dòng)掃描 |
介質(zhì)損耗:絕緣材料在電場(chǎng)作用下,由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng),在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失,簡(jiǎn)稱(chēng)介損。在交變電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)內(nèi)流過(guò)的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數(shù)角Φ)的余角δ稱(chēng)為介質(zhì)損耗角。
概念:
電介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下,其內(nèi)部會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象,這說(shuō)明有部分電能已轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉,電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下,在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱(chēng)為電介質(zhì)的損耗功率,或簡(jiǎn)稱(chēng)介質(zhì)損耗(diclectric loss)。介質(zhì)損耗是應(yīng)用于交流電場(chǎng)中電介質(zhì)的重要品質(zhì)指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗不但消耗了電能,而且使元件發(fā)熱影響其正常工作。如果介電損耗較大,甚至?xí)鸾橘|(zhì)的過(guò)熱而絕緣破壞,所以從這種意義上講,介質(zhì)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(zhì)損耗的原因是多方面的,所以介質(zhì)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(dǎo)損耗
漏導(dǎo)損耗又稱(chēng)電導(dǎo)損耗。實(shí)際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質(zhì),在外電場(chǎng)的作用下,總有一些帶電粒子會(huì)發(fā)生移動(dòng)而引起微弱的電流,這種微小電流稱(chēng)為漏導(dǎo)電流,漏導(dǎo)電流流經(jīng)介質(zhì)時(shí)使介質(zhì)發(fā)熱而損耗了電能。這種因電導(dǎo)而引起的介質(zhì)損耗稱(chēng)為“漏導(dǎo)損耗"。由于實(shí)際的電介質(zhì)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(zhì)不論在直流電場(chǎng)或交變電場(chǎng)作用下都會(huì)發(fā)生漏導(dǎo)損耗。
2)極化損耗
在介質(zhì)發(fā)生緩慢極化時(shí)(松弛極化、空間電荷極化等),帶電粒子在電場(chǎng)力的影響下因克服熱運(yùn)動(dòng)而引起的能量損耗。
一些介質(zhì)在電場(chǎng)極化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損耗,這種損耗一般稱(chēng)極化損耗。位移極化從建立極化到其穩(wěn)定所需時(shí)間很短(約為10-16~10-12s),這在無(wú)線電頻率(5×1012Hz 以下)范圍均可認(rèn)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(chǎng)作用下,需經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間(10-10s或更長(zhǎng))才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),因此會(huì)引起能量的損耗。
若外加頻率較低,介質(zhì)中所有的極化都能全跟上外電場(chǎng)變化,則不產(chǎn)生極化損耗。若外加頻率較高時(shí),介質(zhì)中的極化跟不上外電場(chǎng)變化,于是產(chǎn)生極化損耗。
3)電離損耗
電離損耗(又稱(chēng)游離損耗)是由氣體引起的,含有氣孔的固體介質(zhì)在外加電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)氣孔氣體電離所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),由于氣體的電離吸收能量而造成指耗,這種損耗稱(chēng)為電離損耗。
4)結(jié)構(gòu)損耗
在高頻電場(chǎng)和低溫下,有一類(lèi)與介質(zhì)內(nèi)鄰結(jié)構(gòu)的緊密度密切相關(guān)的介質(zhì)損耗稱(chēng)為結(jié)構(gòu)損耗。這類(lèi)損耗與溫度關(guān)系不大,耗功隨頻率升高而增大。
試驗(yàn)表明結(jié)構(gòu)緊密的晶體成玻璃體的結(jié)構(gòu)損耗都很小,但是當(dāng)某此原因(如雜質(zhì)的摻入、試樣經(jīng)淬火急冷的熱處理等)使它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散后。其結(jié)構(gòu)耗就會(huì)大大升高。
5)宏觀結(jié)構(gòu)不均勻性的介質(zhì)損耗
工程介質(zhì)材料大多數(shù)是不均勻介質(zhì)。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(zhì)中是統(tǒng)計(jì)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(zhì)的電場(chǎng)分布不均勻,造成局部有較高的電場(chǎng)強(qiáng)度而引起了較高的損耗。但作為電介質(zhì)整體來(lái)看,整個(gè)電介質(zhì)的介質(zhì)損耗必然介于損耗最大的一相和損耗最小的一相之間。
表征:
電介質(zhì)在恒定電場(chǎng)作用下,介質(zhì)損耗的功率為
W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd
定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗率為
ω=σE2
在交變電場(chǎng)作用下,電位移D與電場(chǎng)強(qiáng)度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量,此時(shí)介電常數(shù)也變成復(fù)數(shù),其虛部就表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。
如圖《D,E,J之間的相位關(guān)系圖》所示,從電路觀點(diǎn)來(lái)看,電介質(zhì)中的電流密度為
J=dD/dt=d(εE)/dt=Jτ+iJe
式中Jτ與E同相位。稱(chēng)為有功電流密度,導(dǎo)致能量損耗;Je,相比較E超前90°,稱(chēng)為無(wú)功電流密度。
定義
tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ
式中,δ稱(chēng)為損耗角,tanδ稱(chēng)為損耗角正切值。
損耗角正切表示為獲得給定的存儲(chǔ)電荷要消耗的能量的大小,是電介質(zhì)作為絕緣材料使用時(shí)的重要評(píng)價(jià)參數(shù)。為了減少介質(zhì)損耗,希望材料具有較小的介電常數(shù)和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數(shù)Q=(tanδ)-1在高頻絕緣應(yīng)用條件下稱(chēng)為電介質(zhì)的品質(zhì)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(zhì)損耗與其結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。
緊密結(jié)構(gòu)的晶體離子都排列很有規(guī)則,鍵強(qiáng)度比較大,如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等,在外電場(chǎng)作用下很難發(fā)生離子松弛極化,只有電子式和離子式的位移極化,所以無(wú)極化損耗,僅有的一點(diǎn)損耗是由漏導(dǎo)引起的(包括本質(zhì)電導(dǎo)和少量雜質(zhì)引起的雜質(zhì)電導(dǎo))。這類(lèi)晶體的介質(zhì)損耗功率與頻率無(wú)關(guān),損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此,以這類(lèi)晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場(chǎng)合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等
結(jié)構(gòu)松散的離子晶體,如莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)、董青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)等,其內(nèi)部有較大的空隙或晶格畸變,含有缺陷和較多的雜質(zhì),離子的活動(dòng)范圍擴(kuò)大。在外電場(chǎng)作用下,晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng),形成熱離子松弛,出現(xiàn)極化損耗。所以這類(lèi)晶體的介質(zhì)損耗較大,由這類(lèi)品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻,只能應(yīng)用于低頻場(chǎng)合。
玻璃的損耗
復(fù)雜玻璃中的介質(zhì)損耗主要包括三個(gè)部分:電導(dǎo)耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。哪一種損耗占優(yōu)勢(shì),取決于外界因素溫度和電場(chǎng)頻率。高頻和高溫下,電導(dǎo)損耗占優(yōu)勢(shì):在高頻下,主要的是由弱聯(lián)系離子在有限范圍內(nèi)移動(dòng)造成的松弛損耗:在高頻和低溫下,主要是結(jié)構(gòu)損耗,其損耗機(jī)理還不清楚,可能與結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)單玻璃的損耗是很小的,這是因?yàn)楹?jiǎn)單玻璃中的“分子"接近規(guī)則的排列,結(jié)構(gòu)緊密,沒(méi)有弱聯(lián)系的松弛離子。在純玻璃中加入堿金屬化物后,介質(zhì)損耗大大增加,并且隨著加入量的增大按指數(shù)規(guī)律增大。這是因?yàn)?/span>堿性氧化物進(jìn)入玻璃的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)后,使離子所在處點(diǎn)陣受到破壞,結(jié)構(gòu)變得松散,離子活動(dòng)性增大,造成電導(dǎo)損耗和松弛損耗增加。
陶瓷材料的損耗
陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來(lái)源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點(diǎn)的極化損耗和結(jié)構(gòu)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(dǎo)也會(huì)引起較大的損耗。
在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中,介質(zhì)損耗主要來(lái)源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能,往往在配方中引入此易熔物質(zhì)(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(zhì)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(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大,主要的原因是:主晶相結(jié)構(gòu)松散,生成了缺固濟(jì)體、多品型轉(zhuǎn)變等。
高分子材料的損耗
高分子聚合物電介質(zhì)按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類(lèi)。一般地,偶極矩在0~0.5D(德拜)范圍內(nèi)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(shù)和介質(zhì)損耗,其介電常數(shù)約為2,介質(zhì)損耗小于10-4;極性高聚物則具有較高的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,并且極性愈大,這兩個(gè)值愈高。
高聚物的交聯(lián)通常能阻礙極性基團(tuán)的取向,因此熱固性高聚物的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均隨交聯(lián)度的提高而下降。酚醛樹(shù)脂就是典型的例子,雖然這種高聚物的極性很強(qiáng),但只要固化比較全,它的介質(zhì)損耗就不高。相反,支化使分子鏈間作用力減弱,分子鏈活動(dòng)能力增強(qiáng),介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均增大。
高聚物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)狀態(tài)對(duì)介電性景響也很大。結(jié)品能抑制鏈段上偶極矩的取向極化,因此高聚物的介質(zhì)損耗隨結(jié)晶度升高而下降。當(dāng)高聚物結(jié)晶度大于70%時(shí),鏈段上的偶極的極化有時(shí)全被抑制,介電性能可降至低值,同樣的道理,非晶態(tài)高聚物在玻璃態(tài)下比在高彈態(tài)下具有更低的介質(zhì)損耗。此外,高聚物中的增塑利、雜質(zhì)等對(duì)介電性能也有很大景響。
高頻介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀試驗(yàn)條件:
1、試樣表面應(yīng)清潔、平滑,無(wú)裂紋、氣泡和雜質(zhì)等,試樣表面應(yīng)用蘸有無(wú)水乙醇的布擦洗。
2、試樣應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室溫度及濕度下至少調(diào)節(jié)24h。
3、當(dāng)試樣處理有特殊要求時(shí),可按其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的進(jìn)行。
測(cè)試意義:
1、介電常數(shù)——北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器絕緣材料通常以兩種不同方式來(lái)使用,即(1)用于固定電學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件,同時(shí)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(zhì)作用。在第一種應(yīng)用中,通常要求固定的電容盡可能小,同時(shí)具有可接受且一致的機(jī)械,化學(xué)和耐熱性能。因此要求電容率具有一個(gè)低值。在第二種應(yīng)用中,要求電容率具有一個(gè)高值,以使得電容器能夠在外型上能盡可能小。有時(shí)使用電容率的中間值來(lái)評(píng)估在導(dǎo)體邊緣或末端的應(yīng)力,以將交流電暈降至最小。
2、交流損耗——對(duì)于這兩種場(chǎng)合(作為電學(xué)絕緣材料和作為電容器電介質(zhì)),交流損耗通常必須是比較小的,以減小材料的加熱,同時(shí)將其對(duì)網(wǎng)絡(luò)剩余部分的影響降至最小。在高頻率應(yīng)用場(chǎng)合,特別要求損耗指數(shù)具有一個(gè)低值,因?yàn)閷?duì)于某一給定的損耗指數(shù),電介質(zhì)損耗直接隨著頻率而增大。在某些電介質(zhì)結(jié)構(gòu)中,例如試驗(yàn)用終止襯套和電纜所用的電介質(zhì),通常電導(dǎo)增加可獲得損耗增大,這有時(shí)引入其來(lái)控制電壓梯度。在比較具有近似相同電容率的材料時(shí)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(shí),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(guān)性——北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器當(dāng)獲得適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)性數(shù)據(jù)時(shí),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(zhì)擊穿,濕分含量,固化程度和任何原因?qū)е碌钠茐?。然而,由于熱老化?dǎo)致的破壞將不會(huì)影響耗散因子,除非材料隨后暴露在濕分中。當(dāng)耗散因子的初始值非常重要的,耗散因子隨著老化發(fā)生的變化通常是及其顯著的。
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