GB1409介電常數介質損耗測試儀

一、概述

1、一、遵守的技術標準：

《JJG563-2004高壓電容電橋檢定規程》;

《JB1811-92壓縮氣體標準電容器》;

《GB1409-2006固體絕緣材料相對介電常數和介質損耗因數的試驗方法》;

高壓電橋主要用于測量高壓工業絕緣材料的介質損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經典線路。電橋由橋體、指另儀、跟蹤器組成，本電橋特別適用測量各類絕緣油和絕緣材料的介損（tgδ）及介電常數（ε）。介電常數介質損耗測試儀適用于科研單學、學校、工廠等單位對無機非金屬新材料性能的應用研究。

2、電橋的特點；

 ◆橋體內附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線及少。

◆電橋采用接觸電阻小，機械壽命長的十進開關，保證測量的穩定性

◆儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。

◆儀器內部電阻及電容元件經特殊老化處理，使儀器技術性能穩定可靠。

◆內附高壓電源精度3%

◆內附標準電容損耗﹤0.00005，名義值100pF

GB1409介電常數介質損耗測試儀

二、技術指標

1、技術指標

◆1-1測量范圍及誤差。

本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF R4=3183.2（Ω）時。

測量項目 測量范圍 測量誤差。

電容量Cx 40pF—20000pF ±0.5% Cx±2pF。

介損損耗tgδ  0-1   ±1.5% tgδx±0.0001。

在Cn=100 pF R4=318.3（Ω）時。

測量項目 測量范圍 測量誤差。

電容量Cx 4pF—2000pF ±0.5% Cx±3pF。

介損損耗tgδ  0-0.1 ±1.5% tgδx±0.0001。

◆1-2電橋測量靈敏度

電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩衡的分辨程度，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。

ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)。

式中: U 為測量電壓伏特 (V)。

ω為角頻率2πf=314(50Hz)。

Cn標準電容器容量 法拉(F)。

Ig通用指零儀的電流5×10-10 安培(A)。

Rg平衡指零儀內阻約1500 歐姆(Ω)。

R4橋臂R4阻值3183 歐姆(Ω)。

Cx被測試品電容值 法拉(pF)。

◆1-3工作電壓說明

在使用中，本電橋頂A，B對V點的電壓高不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規定：

10×1kΩ 1max≤15mA。

10×100Ω 1max≤120mA。

10×10Ω l max≤150mA。

用戶在使用前應注意以上的問題。如不清楚，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流。

I=ω V C。

◆1-4輔橋的技術特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）。

◆1-5指零裝置的技術特性。

在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10-6V/格。

電流靈敏度不低于2×10-9 A/格。

二次諧波 減不小于25dB。

三次諧波 減不小于50dB。

2、電橋測量靈敏度

    電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩衡的分辨程度，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。

     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 為測量電壓                              伏特  (V)

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

     Cn標準電容器容量                          法拉(F)

     Ig通用指零儀的電流5×10^-10                  安培(A) 

     Rg平衡指零儀內阻約1500                    歐姆(Ω)

     R4橋臂R4阻值3183                         歐姆(Ω)

     Cx被測試品電容值                           法拉(pF)

3、工作電壓說明

在使用中，本電橋頂A，B對V點的電壓高不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規定：

10×1kΩ                             1max≤15mA

10×100Ω                            1max≤120mA

10×10Ω                             l max≤150mA

用戶在使用前應注意以上的問題。如不清楚，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流。

                    I=ω V C 

4、輔橋的技術特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）

5、指零裝置的技術特性：

在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10^-6V/格

                電流靈敏度不低于2×10^-9 A/格

二次諧波 減不小于25dB

三次諧波 減不小于50dB

▲內附0-2500的數顯高壓電源及100PF標準電容器，并可按用戶要求擴裝外接標準電容線路。

三、電橋工作原理

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BQS-37a型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，與R4橋臂并聯，測量數值為正損耗因數。結構采用了雙層屏蔽。并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內層屏蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時，A,B,S三點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的。

本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數據。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

1、 橋體的組成

電橋各臂的組成

第1臂：由被測對象Cx組成Z₁。

第2臂：由高壓標準電容器Cn組成Z₂。

第三3臂：由十進電阻器10×（1000＋100＋10＋1＋0.1）歐姆和滑線電阻（0-0.13）歐姆組成Z₃。

第4臂：由十進電容臂10×（0.1＋0.01＋0.001＋0.0001）uf和可變電容器100pF組成C4再與電組R4并聯組成Z4。

2、計算公式

Cx=R4× Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]

當R4=10K/π

tgδ=C4     

當R4=1K/π

tgδ=0.1C4  

我們采取相對固定R4電阻，分別調節R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

3、 公式說明

.頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f^’·tgδ / f：

式中：f    為額定工作頻率（f=50Hz）：

f’   為實際工作頻率：

tgδ  電橋測得損耗值：

tgδ  為被測試品介質損耗角正切的實際值：

四、安全操作規程

1. 本儀器必須有專人負責保管，使用，非專職操作者應在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。
2. 每次使用前應仔細檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。
3. 接通電源前應將靈敏度開關調到低位置。
4. 測量試品前應先對試品進行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現象出現，然后才能進行測試（若試品己做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。
5. 對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。
6. 測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準備工作，測試地點周圍應有明顯的標記或金屬屏蔽圍成高壓危險區，以防止非操作人員闖入。
7. 在測量過程中，如有放電管發光時，則必須及時切斷電源，仔細檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作。

五．操作方法

1、 測試前的準備工作

◆①按圖（3）所示，連接標準電容Ｃｎ（選用外接標準電容時），與被測電容Ｃｘ，并且將標準電容與被測電容盡可能遠離，以防止互相之間干擾。如選用內部標準電容器，只需連接被測試品即可。

◆②檢查周圍是否有強電磁場干擾，應盡量避免。

◆③檢查大地線是否牢靠，以保證操作人員的安全，應檢查電橋上的（⊥）與大地是否接觸良好。

◆④檢查電橋的靈敏度開關是否已回另位。

◆⑤檢查試品的絕緣強度，應符合大于2U+1的標準。

◆⑥對試品施加試驗電壓（按部標或所規定的專業標準進行）。

2、 試品的測試

◆①在不知道被測試品的大概容量及損耗時，可先施加少許的電壓，找到粗平衡點后，再把工作電壓升到所需的值，然后再尋找細平衡點。

◆②在測量時，靈敏度開關是按從小到大的規律來調節的。

◆③在測量時，R3開關時按從左至右的規律來調節的。

◆④在測量時，C4開關時按從右至左的規律來調節的。

◆⑤整個測量步絮：首先檢查接線無誤后，方可通電試驗。第二升起試驗電壓，并調節靈敏度開關，使UA表頭有明顯的指示。此時表明電橋沒有平衡。第三調節R3開關，順序從左至右。這時通過觀察表頭來觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度。應總保持能明顯地觀察到調節R3時，電橋的平衡狀況。第四在某一點上用戶會發現，調節R3已無法使表頭再回到另位。這時可調節C4開關，順序時從右至左，把表頭指針調節到小位。第五用戶在調節C4到某一點時又會發現無法將指針調回另位。這時又要去調節R3開關，調節的位數是上一次調節R3的后位，然后又會出現第四點時的問題，又必須要調節C4開關．．．就這樣來回往復地調節R3和C4兩組開關，直至靈敏度開關大時，并指針回另（或指另儀指示到小）。表明電橋已達到平衡。

◆ ⑥測量完畢后或在暫停測量時，應將另儀的靈敏度開關降至“0”，再將測量電壓降至另并切斷電源開關，根據計算公式，算出被測試品的容量及介損值。

六、裝置成套性

◆1．BQS-37a型高壓電橋                          一臺 

◆2.  試驗電極                                    一臺

◆3．使用說明書                                   一份

◆4．電源線                                       二根

◆5．測試線                                       三根

七、相關介紹

介電常數又稱電容率或相對電容率，是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。介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，原外加電場與終介質中電場比值即為介電常數。其表示電介質在電場中貯存靜電能的相對能力，例如一個電容板中充入介電常數為ε的物質后可使其電容變大ε倍。

介電常數愈小絕緣性愈好。如果有高介電常數的材料放在電場中，場的強度會在電介質內有可觀的下降。介電常數還用來表示介質的極化程度，宏觀的介電常數的大小，反應了微觀的極化現象的強弱。氣體電介質的極化現象比較弱，各種氣體的相對介電常數都接近1，液體、固體的介電常數則各不相同，而且介電常數還與溫度、電源頻率有關。一些物質介電常數具有復數形式，其實部即為介電常數，虛數部分常稱為耗散因數。

通常將耗散因數與介電常數之比稱作耗散角正切，其可表示材料與微波的耦合能力，耗散角正切值越大，材料與微波的耦合能力就越強。

八、典型用戶：

1. 深圳市歐普特工業材料有限公司
2. 深圳市華天啟科技有限公司
3. 深圳萊必德科技股份
4. 深圳市泰塑塑化材料科技有限公司
5. 江陰偉創工程塑料
6. 深圳質檢院
7. 廣東新翼新材料有限公司
8. 廣東鵬鵠實業有限公司
9. 廣東銀禧科技股份有限公司
10. 廣州奧翼電子科技有限公司
11. 廣東電網公司電力科學研究院
12. 順德特種變壓器廠
13. 廣州均實復合材料科技有限公司
14. 紹興任飛碳黑有限公司
15. 廣州市日立電梯有限公司
16. 廣東申菱電梯
17. 廣東產品質量監督研究所
18. 廣州威凱檢測技術有限公司
19. 核工業西南物理研究院
20. 東莞市跨越電子有限公司
21. 東莞市南炬高分子材料有限公司
22. 成都市新筑路橋機械股分有限公司
23. 東莞市華科東尼儀器有限公司
24. 成都硅寶科技股份有限公司
25. 東莞零度導熱材料有限公司
26. 成都監幫密封件股份有限公司
27. 佛山質量檢驗監督所
28. 佛羅縣復合材料有限公司
29. 佛山金戈消防材料有限公司
30. 中國人民解fang軍63672部dui
31. 重慶賽億高分子材料有限公司
32. 茂名質量檢驗監督所
33. 北京四方變壓器廠
34. 華南理工大學
35. 北京磁谷新能源材料有限公司
36. 惠州光陽科技有限公司
37. 北京空JUN二十三廠
38. 樂清市柳市正和量具儀器商行
39. 北京橡膠工業研究設計院
40. 沈陽康平塑業檢測中心
41. 北京國網互聯電氣技術有限公司
42. 上海機動車檢測中心
43. 北京航天試驗技術研究所
44. 上海兆邦電力器材有限公司
45. 北京航天凱恩化工科技有限公司（特種化工事業部）
46. 上海祈峰實驗儀器有限公司
47. 山東陽谷電纜集團有限公司
48. 上海西邦電氣有限公司
49. 齊林電力設備股份有限公司
50. 上海江天高分子材料有限公司
51. 龍口市橡塑產品研究所
52. 上海新乾機電設備
53. 上海杰事杰新材料（集團）股份
54. 上海申銳測試設備制造有限公司
55. 吉林中科電纜附件有限公司
56. 許昌質量檢測中心
57. 萬聚（杭州）供應鏈有限公司
58. 濟寧強科管材材料有限公司
59. 佳施加德士（蘇州）塑料有限公司
60. 長春一汽轎車股份有限公司
61. 江蘇矽時代材料科技有限公司
62. 江蘇溧陽康達威實業有限公司
63. 蘇州楊明實業
64. 大慶五金總匯有限公司
65. 歐寶聚合物江蘇有限公司
66. 浙江萬馬高分子材料有限公司
67. 金華永和氟化工有限公司
68. 浙江德創環保科技股份有限公司
69. 浙江凌志新材料
70. 重慶永渝建設工程質量檢測
71. 重慶優博電氣
72. 杭州永特電纜有限公司
73. 浙江正泰電氣股份有限公司
74. 浙江東方機電有限公司
75. 寧波聚力新材料科技有限公司
76. 揚州天健機械制造
77. 常州回天新材料有限公司
78. 中藍晨光化工研究設計院有限公司新津分公司
79. 沈陽潤棉科技有限公司
80. 蘇州工業園區斯博自動化控制設備有限公司
81. 麥可羅泰克（常州）產品服務有限公司
82. 吉林省中科電纜附件有限公司
83. 江蘇宜興東楓電氣科技有限公司
84. 江蘇蘇美達成套設備工程有限公司
85. 迪馬新材料科技（蘇州）有限公司
86. 盤錦鴻濟石油技術有限公司
87. 江蘇中技檢測技術服務有限公司
88. 蘇州皖旭電子有限公司
89. 嘉興高正新材料科技股份有限公司
90. 瑞安市振波汽車零部件有限公司
91. 中廣核三角洲（江蘇）塑化有限公司
92. 南通增光電氣有限公司
93. 南通日芝電力材料有限公司
94. 日本長瀨精細化工（無錫）有限公司
95. 肯博（廈門）絕緣科技有限公司
96. 諸城質量檢驗監督所
97. 西安摩爾石油工程實驗室股份有限公司
98. 西安西電研究院
99. 無錫金邦科技有限公司
100. 無錫思耐德科技有限公司
101. 阜新礦業集團有限公司
102. 南京電氣集團
103. 南京博樂飛科學儀器有限公司
104. 安徽銅峰電子股份有限公司
105. 江西科盛環保股份有限公司
106. 安徽省寧國市海偉電子有限公司
107. 滄州特嘉汽車零部件有限公司
108. 安徽國華新材料有限公司
109. 淮南安信泰
110. 湖南內核工業中建檢測公司
111. 中建材蚌埠玻璃工業設計研究院
112. 唐山中車集團
113. 唐山三友硅業
114. 天津中津塑膠制品有限公司
115. 河南三有塑化工程發展有限公司
116. 貴州省材料產業技術研究院
117. 中科院蘭州理化所
118. 西北核技術研究所
119. 星光橡膠（日本）天津有限公司
120. 平頂山神馬鷹材包裝有限公司
121. 河南金博電纜有限公司
122. 河南洛陽空空dao彈研究院
123. 福建南平太陽電纜股份有限公司
124. 中國科學院上海硅酸鹽研究所
125. 中廣核拓普（湖北）新材料有限公司
126. 荊門市如晶塑膠有限公司
127. 保定順成內飾件材料有限公司
128. 保定風帆美新蓄電池隔離板制造有限公司
129. 中國石油天然氣股份公司管道分公司
130. 保定棉金內飾件制造有限公司
131. 河北金能電力科技股份有限公司
132. 河北騰躍鐵路裝備股份有限公司
133. 株洲鼎盛機電設備有限公司
134. 山東七星電氣
135. 山東萬華化學
136. 中國航空工業集團公司濟南特種結構研究所
137. 青島市建筑材料研究所
138. 山東順潮電工新材料科技有限公司
139. 醴陵市東方電瓷電器有限公司
140. 弘大科技（北京）股份公司