介电常数测试仪的设计制作
简易介电常数测试仪的设计与制作
赵龙宇 PB06005068
介电体（又称电介质）最基本的物理性质是它的介电性，对介电性的研究不但在电介质材料的应用上具有重要意义，而且也是了解电介质的分子结构和激化机理的重要分析手段之一，探索高介电常数的电介质材料，对电子工业元器件的小型化有着重要的意义。介电常数（又称电容率）是反映材料特性的重要参量，电介质极化能力越强，其介电常数就越大。测量介电常数的方法很多，常用的有比较法，替代法，电桥法，谐振法，Q 表法，直流测量法和微波测量法等。各种方法各有特点和适用范围，因而要根据材料的性能，样品的形状和尺寸大小及所需测量的频率范围等选择适当的测量方法。
本实验要求学生了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：
介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出εr ，它们满足如下关系：
S
Cd
r 00εεεε=
= （1）
式中ε为绝对介电常数，ε0为真空介电常数，m F /10
85.812
0-?=ε，S 为样品的有效面积，
d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法
当实验室无专用测量电容的仪器，但有标准可变电容箱或标准可变电容器时，可采用替代法设计一简易的电容测试仪来测量电容。这种方法的优点是对仪器的要求不高，由于引线参数可以抵消，故测量精度只取决于标准可变电容箱或标准可变电容器读数的精度。若待测电容与标准可变电容的损耗相差不大，则该方法具有较高的测量精度。
替代法参考电路如图2.2.6-1(a)所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标
准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（S X
R R ≈），则有S X C C =。
图2.2.6-1(a) 图2.2.6-1(b)
另一种参考电路如图2.2.6-1(b)所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若S
R R X ≈，
则有S X
C C =。
二、比较法
当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到X S
V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误差。比较法的参考
电路如图2.2.6-2所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（S x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x
即可求得C x ：
X S S X V V C C /?=（此时V s 可以不等于V x ）
三、谐振法
谐振法测量电容的原理图见图2.2.6-3，由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电
容C x 组成振荡电路，改变信号源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出：
L f C X 2241
π= （2）
式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。当待测电容C x 较小时，线圈和引线的分布电容，伏特计的输入电容等都对测量结构有影响，信号源频率的波动和读数精度都将对测量结果有很大的影响，若不采取其他措施，将导致式（2）计算的电容产生很大误差，而且待测电容C x 越小，测量误差越大，这时可采用谐振替代法来解决。
谐振替代法参考电路如图2.2.6-4所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时S X
C C =。此方法的特点是电路简单、测量方
便、测量精度与电感L 和信号源频率f 的测量精度无关，只取决于标准电容箱C s 的精度，在保证线路状态不变的情况下，可消除分布电容和杂散电容的影响。
四、电桥法
对于有损耗的电容器，在其固有电感可以忽略不计的条件下，可用串联等效电路或并联等效电路来表示，如图2.2.6-5所示。有损耗的电容器的介质损耗在串联等效电路中为CR ωδ=tan ；在并联等效电路中为
CR
ωδ1
tan =
，故只要测量出待测样品的电容量和等效电阻R ，便可测量出样品的介电常数εr 和介电损耗tan δ的数值。
电桥的种类很多，主要有臂比电桥、臂乘电桥、变压器比臂电桥、差动电桥等，现仅举单边变
压器比例臂电桥为例，参考电路如图2.2.6-6所示。甸桥平衡时，平衡指使器为0，流过绕组N 1，N 2，及被测阻抗Z x 和标准阻抗Z s 的电流都相等，绕组N 1上的感应电动势E 1必会与被测阻抗Z x 上的压降平衡，同样绕组N 2上的感应电动势E 2必会与标准阻抗Z s 上的压降平衡，故有
因 2
1
21N N E E = 故 2
1
N N Z Z S X = 设Z x 等效为R x 和C x 的串联电路，则有
S
S x X C j R N N C j R ωω1(121+=+ （3）
令等式两边实部和虚部分别相等，则有
S X C N N C 21= （4）
S X R N N R 2
1
= （5）
X X S S C R C R ωωδ==tan （6）
实验内容： 1、实验要求
（1） 根据所给仪器、元件和用具、采用替代法（按图2.2.6-1（a ）或（b ）接线）设计一台简 易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数εr 。
（2） 用比较法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数εr 。
（3） 用谐振法和谐振替代法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数εr 。 注：谐振替代法，每个直接测量量各测6次，并做误差分析（计算结果的合成不确定度）。 2、仪器、元件与用具
信号源一台，多用表一块，电容箱一个，交流电阻箱一个，压电陶瓷一个，电感器一个，导线若干，黄铜片二片，泡沫塑料一块，游标卡尺，单刀单掷开关和双刀双掷开关各一个（暂无）。 3、实验报告要求
（1） 写出测量介电常数方法的实验原理，推导公式，画出实际测量的电路图。 （2） 写出详细的实验步骤，每个直接测量量需要测量需测量6次。 （3） 正确表达出测量结果
（4） 求出压电陶瓷的相对介电常数εr 。
（5）比较不同测量方法的优缺点和适用范围。
4、注意事项
（1）压电陶瓷片易碎，安装固定时要特别小心！
（2）线路清晰，避免相邻裸露的线头或金属接线片短路。连接导线应短一些并尽量保证电路对称，减少分布电容和杂散电容的影响。改接电路时必须先断电源。
（3）多用表测量电流、电压和电阻时，功能旋钮必须放在对应功能档和合适的量程，表笔也应该插入合适的插孔，切勿用电阻档测量交流电压或电流。
5、思考题
1）该实验待测电容是由直径为3.502cm，厚度为0.0291cm，上下表面镀有金属电极的压电陶瓷片构成，实验中没有考虑电容边缘效应的影响，若要克服电容边缘效应的影响应如何改进电极装置？（不做）。
2）以增加元器件，还有多少种方法可以测量压电陶瓷的介电常数？写出实验原理和步骤，画出电路图（不做）。
实验数据
实验常数：
压电陶瓷几何尺寸：直径：d=(24.65±0.02)mm (P=0.95)
厚度：h=(0.194±0.010)mm (P=0.95)
电容器示值准确度：10×0.1μF组 ±0.5%
10×0.01μF组 ±0.65%
10×0.001μF组 ±2%
10×0.0001μF组 ±5%
1.替代法
电路中f=1kHz，U=20V，R=1kΩ
得出C s???=0.0271+0.0270+0.0272+0.0271+0.0271+0.0271
6
μF=0.0271μF
∴εr=C s???d
ε0S
=
0.0271×10?6×0.194×10?3×4
8.85×10?12×3.14×(24.65×10?3)2
=1245
2.比较法
我在6组数据中改变了Cs的值，得出数据如下：
得出C x???=
6
μF=0.0272μF
∴εr=C x???d
=
0.0272×10?6×0.194×10?3×4
?12(?3)2
=1249
3.谐振法
先直接采用谐振法，不采用谐振替代法，得出频率值如下：
得出f=
6
H z=902H z
∴C x=1
22
=
1
22
F=0.0306μF
∴εr=C x d
ε0S
=
0.0306×10?6×0.194×10?3×4
8.85×10?12×3.14×(24.65×10?3)2
=1406
上述测量中谐振状态时电阻电压为U=3.184V左右
4.谐振替代法
在f=902H z情况下，调节C s，得其谐振状态时数据如下：
得出C s???=
6
μF=0.0303μF
∴εr?=C s???d
=
0.0303×10?6×0.194×10?3×4
?12(?3)2
=1392
由计算器得σC=8.94×10?5μF
∴σε=σC d
ε0S
=
8.94×10?11×0.194×10?3×4
8.85×10?12×3.14×(24.65×10?3)2
=4.1 u A=
σε
√6
=
4.1
√6
=1.7
在P=0.95下，t A u A=2.57×1.7=4.3
对于B类不确定度，由不确定度合成公式：
?B r =√(
?C
)
2
+(
?h
)
2
+4(
?d
)
2
?C=0.03×0.65%+0.0003×5%(μF)=2.1×10?4μF
∴?B
εr
=√(
2.1×10?4
0.0303
)
2
+(
0.010
0.194
)
2
+4(
0.02
24.65
)
2
=0.052?B=0.052εr=0.052×1392=72
B类不确定度k p u B=k p?B
C =1.96×72
3
=47
∴U0.95=√(t A u A)2+(k p u B)2=√4.32+472≈47P=0.95
∴εr=εr?±U0.95=1392±47P=0.95
上述测量中谐振状态时电阻电压为U=5.763V左右
误差分析
1.实验原理的误差
由于在实验原理中需考虑电容器阻抗的影响，即相当于与电容串联电阻的影响，而真正实验中并未考虑此电阻，而是将电容器当成理想电容，故在实验中会产生误差。从谐振法与前两种方法相比数据有偏差得出，前两种方法的误差是确实存在的，且无法消去的，属系统误差。采用谐振替代法可以避免此误差，故其效果最好，结果最可靠。而各种方法优缺点在原理部分已有阐述，不再赘述。
2.实验中需注意的事项
由于电容为交流原件，具有充放电功能，故对其使用万用表测量时，将无法得到稳定不变的结果，且数值变化是单侧的（不断增加或减小），所以应该在每次实验前将电容放电，然后进行实验，并取刚稳定的值为记录值，这样测量的效果较好。
耐压测试仪的选用规则
耐压测试仪的选用规则 耐压测试仪又叫电气绝缘强度试验仪或叫介质强度测试仪，也有称介质击穿装置、绝缘强度测试仪、高压实验仪、高压击穿装置、耐压试验仪等。平常我们是怎样选用耐压测试仪的，比如电压大小，泄漏电流为多少，低压还是高压，今天我们着重介绍耐压测试仪选用. 耐压仪选用最重要的是2个指标. 1.最大输出电压值及最大报警电流值一定要大于你所需要的电压值和报警电流值。一般被试产品标准中规定了施加高压值及报警判定电流值。如果施加的电压越高，报警判定电流越大，那么需要耐压仪升压变压器功率就越大，一般耐压仪升压变压器功率有0.2kV A、0.5kV A、1kV A、2kV A、3kV A等。最高电压可以到几万伏。 2.最大报警电流500mA-1000mA等。所以在选择耐压仪时一定要注意这2个指标。功率选太大就会造成浪费，选的太小耐压试验不能正确判断合格与否。根据IEC414或(GB6738-86)中规定选择耐压仪的功率方法，我们认为是比较科学的。 耐压仪的输出电压调到规定值的50;也就是如果某一产品的耐压试验的电压值为3000伏，先把耐压仪的输出电压调到1500伏后接上被试品，如果此时耐压仪输出电压下降的值不大于150伏，那么耐压仪的功率是足够的。被试品的带电部分与外壳之间存在分布电容。电容存在一个CX容抗，当一个交流电压施加在这CX电容两端就会引成一个电流。 这个电流的大小与CX电容的容量成正比与施加的电压值成正比，当这个电流大到或超过耐压仪最大输出电流时，这台耐压仪就不能正确判别试验合格与否。 尊敬的客户： 感谢您关注我们的产品，本公司除了有此产品介绍以外，还有高压开关机械特性测试仪,绝缘油介电强度测试仪,高压核相仪,直流高压发生器等等的介绍，您如果对我们的产品有兴趣，欢迎来电咨询。谢 谢! X
电介质的电学性能及测试方法
电介质材料的电性包括介电性、压电性、铁电性和热释电性等。 1介电性、 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场（真空中） 的比值即为相对介电常数，又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。 介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。对介电常数越小即某介质下的电容率越小，应该更不绝缘。来个极限假设，假设该介质为导体，此时电容就联通了，也就没有电容，电容率最小。介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。 科标检测介电常数检测标准如下： GB11297.11-1989热释电材料介电常数的测试方法 GB11310-1989压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试 GB/T12636-1990微波介质基片复介电常数带状线测试方法 GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法 GB/T2951.51-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第51部分：填充膏专用 试验方法滴点油分离低温脆性总酸值腐蚀性23℃时的介电常数23℃和100℃时的直 流电阻率 GB/T5597-1999固体电介质微波复介电常数的测试方法 GB/T7265.1-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法微扰法 GB7265.2-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法“开式腔”法 SJ/T10142-1991电介质材料微波复介电常数测试方法同轴线终端开路法 SJ/T10143-1991固体电介质微波复介电常数测试方法重入腔法 SJ/T11043-1996电子玻璃高频介质损耗和介电常数的测试方法 SJ/T1147-1993电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法 SJ20512-1995微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法 SY/T6528-2002岩样介电常数测量方法 服务范围：老化测试、物理性能、电气性能、可靠性测试、阻燃检测等 介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负 电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化(electronic polarization，1015Hz)，离子极化(ionic polarization，1012～1013Hz)，转向极化(orientation polarization，1011～1012Hz)和 空间电荷极化(space charge polarization，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位 移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立
介电常数的测量
《大学物理》实验报告 学院： 专业： 姓名： 学号： 实验题目：介电常数的测量 实验目的：1．掌握固体、液体电介质相对介电常数的测量原理及方法 2．学习减小系统误差的实验方法 3．学习用线性回归处理数据的方法。 实验原理:用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器，其电容量为： D S C ε= D 为极板间距，S 为极板面积，ε即为介电常数。材料不同ε也不同。在真空中的介电常数为 0ε，m F /1085.8120-?=ε。 考察一种电介质的介电常数，通常是看相对介电常数，即与真空介电常数相比的比值r ε。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量C 1及充满介质时的电容量C 2，则介质的相对介电常数即为 1 2 r C C ε= 然而C 1、C 2的值很小，此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可忽略，这些因素将会引起很大的误差，该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测出固体和液体的相对介电常数，并消除实验中的系统误差。 1． 用电桥法测量固体电介质相对介电常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接，测出空气中的电容C 1和放入固体电介质后的电容C 2。 1101C C C C 分边++= 222C C C C 分边串++= 其中C 0是电极间以空气为介质、样品的面积为S 而计算出的电容量： D S C 00ε= C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和，C 分为测量引线及测量系统等引起的分
布电容之和，放入样品时，样品没有充满电极之间，样品面积比极板面积小，厚度也比极板的间距小，因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成C 串，根据电容串联公式有： (D-t) εt S εεt S εεt D S εt S ε εD-t S εC r r r r +=+-? =0 0000串 当两次测量中电极间距D 为一定值，系统状态保持不变，则有21C C 边边=、21C C 分分=。 得：012C C C C +-=串 最终得固体介质相对介电常数：t) (D C S εt C ε r --?= 串0串 该结果中不再包含分布电容和边缘电容，也就是说运用该实验方法消除了由分布电容和边缘效应引入的系统误差。 2． 线性回归法测真空介电常数0ε 上述测量装置在不考虑边界效应的情况下，系统的总电容为：分0 0C D S εC += 保持系统分布电容不变，改变电容器的极板间距D ，不同的D 值，对应测出两极板间充满空气时的电容量C 。与线性函数的标准式BX A Y +=对比可得：C Y =，分C A =， 00S B ε=，D 1 X = ，其中S 0为平行板电容极板面积。用最小二乘法进行线性回归，求得分布电容C 分和真空介电常数0ε（空εε≈0）。 3．用频率法测定液体电介质的相对介电常数 所用电极是两个容量不相等并组合在一起的空气电容，电极在空气中的电容量分别为C 01和C 02，通过一个开关与测试仪相连，可分别接入电路中。测试仪中的电感L 与电极电容和分布电容等构成LC 振荡回路。振荡频率为： LC 2π1 f =，或 22 2 241f k Lf C ==π 其中分C C C 0+=。测试仪中电感L 一定，即式中k 为常数，则频率仅随电容C 的变 化而变化。当电极在空气中时接入电容C 01，相应的振荡频率为f 01 ，得：2012 01f k C C =+分， 接入电容C 02，相应的振荡频率为f 02 ，得：202 2 02f k C C =+分
绝缘油介电强度测试仪的试验方法及试验标准
在电力系统、铁路系统及大型石油化工厂矿，企业都有大量的电气设备，其内部绝缘大都是充油绝缘型的，绝缘油的介电强度是必测的常规试验。 全自动绝缘油介电强度测试仪具有自动测试、自动搅拌、自动处理、自动打印记数字显示等功能，且测试精度高、操作方便、安全可靠。下面为大家介绍一下绝缘油介电强度测试仪的试验方法及试验标准。 1试验条件 除环境试验外，其余各项试验均在下述基准条件下进行： a)环境温度：(20±5)℃。 b)相对湿度：不大于80%。 c)大气压力：86kPa~106kPa。 2试验时使用的标准装置 试验时使用的标准装置的额定电压不应低于被检绝缘油介电强度测试仪的额定电压，其引入的测量不确定度不应大于被检测试仪最人允许误差的1/4。 3外观检查
用手感目视方法检查测试仪外观。油杯电极及标准尺寸永螺旋测微器或游标卡尺测量。 4安全性能测试仪 4.1绝缘电阻 用500V绝缘电阻测试仪测量电源端对机壳的绝缘电阻，绝缘电阻应大于20MΩ。 4.2介电强度 在电源输入端对机壳施加5kV、1min工频交流电压，试验中应无击穿、飞弧现象。4.3接地保护 使用不低于2级游标卡尺测量金属接地端子直径，端子直径不应小于6mm。 4.4击穿保护 油杯中加上被试油，进行正常升压试验只被试油击穿，使用模拟宽带不低于100MHz 的示波器测量被试油发生击穿直到试验电压到零所持续的时间，重复进行10次。当试油发生击穿后，应能在10ms内切断油杯上的高压。 4.5安全保护 不加安全屏障，进行升压试验，测试仪应不能升压；加上安全屏障，升压至10kV时移去屏障，测试仪应断电；永高压测量仪器测量测试仪，应无高压输出。 5性能试验 5.1电压测量误差 试验接线参见下图，根据测试仪的额定电压设定电压示值误差试验点，通常应包括 20kV、30kV、40kV、50kV、60kV知道额定电压。使用标准电压测量测试装置直接测量被检测试仪的输出电压并记录示值，按下式计算电压测量示值误差，试验结果应符合下表的要求。
工频介电常数及介质损耗测试仪
工频介电常数及介质损耗测试仪 GCSTD-C 产 品 技 术 方 案 书 北京冠测精电仪器设备有限公司材料电极液体电极
GCSTD-C工频介电常数及介质损耗测试仪 满足标准： GB/T1409-2006 测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质损耗因数的推荐方法 GB/T 5654-2007 液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量 GB/T 21216-2007 绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法 GB/T 1693-2007 硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法 GB/T 5594.4-1985__电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法__介质损耗角正切值的测试方法 …………………………………………………………………………………………… 一、产品概述 本仪器是一种先进的测量介质损耗（tgδ）和电容容量（Cx）的仪器，测量各种绝缘材料、绝缘套管、绝缘液体、电力电缆、电容器、互感器、变压器等高压设备的介质损耗（tgδ）和电容容量（Cx）。具有操作简单、中文显示、打印、使用方便、无需换算、自带高压，抗干扰能力强，测试时间短等优点。 本测试仪采用变频电源技术，利用单片机和电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算，达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、操作简便的功能。 二、性能特点 1、仪器测量准确度高，可满足油介损测量要求，因此只需配备标准油杯，和专用测试线即可实现油介损测量。 2、采用变频技术来消除现场50Hz工频干扰，即使在强电磁干扰的环境下也能测得可靠的数据。 3、过流保护功能，在试品短路或击穿时仪器不受损坏。 4、内附标准电容和高压电源，便于现场测试，减少现场接线。 5、仪器采用大屏幕液晶显示器，测试过程通过汉字菜单提示既直观又便于操作。 三、技术指标 技术指标 1、试验环境温度：10℃～30℃（LCD液晶屏应避免长时间日照） 2、相对湿度：20%～80% 3、供电电源：电压：220V±10% 4、外形尺寸：长*宽*高=470mm*320mm*360mm 5、重量：16kg 6、输出功率：1.5KV A
材料的介电常数和磁导率的测量
无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1.介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化 (electronic polarization ，1015Hz)，离子极化 (ionic polarization ，1012～1013Hz)，转向极化 (orientation polarization ，1011～1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。 相对介电常数（ε），简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下： A Cd C C ?==001εε （1） 式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量；C 0为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积；d 为电极间距离；ε0为真空介电常数，等于8.85×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切（tanδ）表示。它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应
(整理)介电强度测试仪
ZDYJ-B 绝缘油介电强度测试仪 使 用 手 册
真诚服务共谋发展
目录 一、概述 (2) 二、技术参数 (3) 三、面板布置与说明（示意图） (3) 四、操作说明 (4) 1．准备开机 (4) 2．数据设置 (4) 3. 数据管理 (9) 4．开始试验 (12) 附录一 (17) 附录二 (18) 五、注意事项 (19) 六、运输、贮存 (19) 七、售后服务................................ 错误！未定义书签。
ZDYJ-B系列绝缘油介电强度测试仪 一、概述 我公司生产的ZDYJ-B系列绝缘油介电强度测试仪（以下简称试油机）采用工业单片机控制，应用大规模集成电路，新型I/O接口，加上独特的检测及抗干扰技术，极大地提高了设备性能。 主要特点有： 1．操作简单，自动化程度高（只需按一键即可）； 2．菜单管理，输入参数简便明了； 3．可存储99组油样测试数据，方便日后调阅及打印，试验数据在关闭电源状态下可保存100年； 4．系统时钟在关闭电源状态下仍可继续运行； （本系统内部时间供参考，不作标准计时用） 5．可通过RS232口进行软件升级； 6．抗干扰能力强，检测精度高； 7．体积小、重量轻，便于野外作业。
二、技术参数 三、面板布置与说明（示意图） 4 5 6 7 1 —高压仓 2 —打印机 3 —接地端 4 —电源插座 5 —电源开关 6 —显示屏 7 —键盘
四、操作说明 1．准备开机 将仪器的电源开关置于“关”的位置，可靠接好地线。用专用的电源线将交流220V接至仪器，合上电源开关，仪器的显示屏（LCD）显示仪器型号、名称、编号、软件版本、系统时间等基本信息（开机LOGO）。 2．数据设置 （1）设置系统时间 a开机LOGO，按【菜单】键进入主菜单。主菜单有三个选项：“设置系统时间”“设置测试参数”和“数据管理”。 b 认】键进入时间设置界面。
介电常数测试仪的设计与制作实验报告
实验题目: 简易介电常数测试仪的设计与制作 实验目的: 了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法， 比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理: 介电体（又称电介质）最基本的物理性质是它的介电性，对介电性的研究不但在电介质材料的应用上具有重要意义，而且也是了解电介质的分子结构和激化机理的重要分析手段之一，探索高介电常数的电介质材料，对电子工业元器件的小型化有着重要的意义。介电常数（又称电容率）是反映材料特性的重要参量，电介质极化能力越强，其介电常数就越大。测量介电常数的方法很多，常用的有比较法，替代法，电桥法，谐振法，Q 表法，直流测量法和微波测量法等。各种方法各有特点和适用范围，因而要根据材料的性能，样品的形状和尺寸大小及所需测量的频率范围等选择适当的测量方法。 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系： S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为 样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为kHz 1时的电容量C 。 一、替代法 替代法电路图如下所示，将待测电容X C （图中X R 是待测电容的介电损耗电
阻），限流电阻0R (取Ωk 1)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关1K ，调节信号源的频率和电压及限流电阻0R ，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数X I 。将开关2K 打到B 点，让标准电容箱S C 和交流电阻箱S R 替代X C ,调节S C 和S R 值，使S I 接近X I 。多次变换开关2K 的位置(A , B 位)，反复调节S C 和S R ，使X S I I =。假定X C 上的介电损耗电阻X R 与标准电容箱的介电损耗电阻S R 相接近（S X R R ≈），则有S X C C =。 二、比较法 比较法的电路图如下所示，假定S C 上的S R 与X R 接近（S X R R ≈），则测量X C 和S C 上的电压比 X S V V 即可求得X C ： X S S X V V C C ?=（此时X V 可以不等于S V ） 三、谐振法
介电常数的测定 (4)
介电常数的测定 0419 PB04204051 刘畅畅 实验目的 了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 数据处理与分析 （一）原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系： 00r Cd S εεεε= = 式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，12 08.8510/F m ε-=?，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 （二）实验过程及数据处理 压电陶瓷尺寸： 直径： 0.9524.7840.063D mm v mm == 厚度： 0.950.2720.043H mm v mm == 一．根据所给仪器、元件和用具，采用替代法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 在实验中采用预习报告中的图()a 连接电路，该电路为待测电容Cx 、限流电阻0R 、安培计与信号源组成的简单串联电路。接入Cx ，调节信号源频率和电压及限流电阻0R ，使安培计读数在毫安范围内恒定（并保持仪器最高的有效位数），记下Ix 。再换接入Cs ，调节Cs 与Rs ，使Is 接近Ix 。若Cx 上的介电损耗电阻Rx 与标准电容箱的介电损耗电阻Rs 相接近，即Rx Rs ≈，则Cx Cs =。 测得的数据如下： 输出频率 1.0002~1.0003kHz 输出电压 20V
Ix=1.5860mA Is=1.5872mA Cs=0.0367F R=1000μΩ Is Ix ≈。此时Rx Rs ≈，有Cx Cs ≈。所以Cx = Cs = 0.0367 F μ。 63 212 2 2 30012 00.0367100.272102339.264024.784108.8510 3.1422r Cd CH C N m S D εεεεεπ------???=== = =?????????? ? ? ?? ?? 二．用比较法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 在Rx Rs ≈的条件下，测量Cx 与Cs 上的电压比Vs Vx 即可求得Cx ： Vs Cx Cs Vx =? （Vs 可以不等于Vx ） 测得的数据如下： 输出频率 1.0003~1.0004kHz 输出电压 20V Vx = 3.527V Vs = 3.531V Cs = 0.0367F R = 1000μΩ Rx Rs ≈。Cx 与Cs 上的电压比 3.5270.9988673.531 Vs Vx == 683.527 0.036710 3.6658103.531 Vs Cx Cs F Vx --∴=?=??=? 83 212 2 2 30012 0 3.6658100.272102336.586924.784108.8510 3.1422r Cd CH C N m S D εεεεεπ------???=== = =?????? ???? ? ? ?? ?? 三．用谐振法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容Cx 组成振荡电路，改变信号源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： 22 14Cx f L π= 式中f 为频率，L 为已知电感，Cx 为待测电容。
ZIJJ-绝缘油介电强度全自动测试仪.
Z I J J-Ⅱ绝缘油介电强度全自动测试仪 一、简介 ZIJJ-Ⅱ型绝缘油介电强度自动测试仪是依据国际IEC－156和国标GB507-86《绝缘油介电强度测定法》的要求，同广大使用者的反馈意见，在HCJ－9101的基础上，开发的全自动化仪器。 本仪器选用单片机为主导，先设定后开机测试的方法，全部过程由微机自动运行控制，操作简单，方便适用。 二、用途与特点 本仪器适合测试各种绝缘油介电强度。其主要性能特点： 1.本仪器设有自动检测功能，如开机自动进入复位状态执行调压器回零。 ２.采用了微型TPU－A面板式打印机，自动打印输出。 ３.根据用户需求可改变测试次数、搅拌静置时间、声控光控提醒连续打印与非打印。 ４.本仪器采用全自动磁振子搅拌，消除油样的不均匀和气泡。 三、技术规格 １.工作电源：AC220V ±10%、50HZ ±5% ２.测量范围：AC 0－80KV ３.限定电流：5mA ４.测量精度：1%
５.调压速度：2KV/S±10% ６.预定设置：次数1－9 搅拌时间 0－1分39秒 静置时间 0－10分39秒 ７.使用条件：环境温度0℃－35℃ 相对湿度≤75% ８. 油杯间隙：2.5mm(油杯塞尺直径) ９. 体积: 415×315×315mm3 １０. 重量：28kg 四、面板说明 图一面板示意图 （１）电源开关（２）电源插座 （３）高压舱（４）安全开关 （５）安全接地（６）Ａ保险 （７）显示屏（８）设置盘 （９）指示灯（１０）键盘 （１１）打印机 五、操作步骤
1. 输入电源 连接安全接地，插入220V交流电源，检测电源正确无误。 2. 取油样 2.１将油杯两电极间距调整在 2.5mm ；逆时针旋下油杯轴杆一端的塞尺棒，将另一端电极调整在偏中位置，将锁住此轴杆的螺钉旋紧，取塞尺棒于两电极间靠紧两电极，锁住螺钉取出塞尺，顺时针旋于原轴杆内，如图二。 图二高压舱内布置图 （１）高压舱（２）高压柱 （３）轴杆（４）电极 （５）塞尺（６）油杯 （７）轴杆固定螺丝（８）磁振子 2.２将油杯处理干净，置干净的磁振子于油杯内，注满准备好的油样，取下高压罩置油杯于高压舱两高压柱间，平稳放置盖上高压罩压好安全开关。 3. 预定设置 3.１设定值共有6位预选盘如图三：
大学物理实验-介电常数的测量
大学物理实验-介电常数的测量
介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较 法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样 品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为样 品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有
s x C C =。 另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若s x R R ≈，则有 s x C C =。 二、比较法 当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到 X S V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误 差。比较法的参考电路如图3所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（s x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x 即可求得C x ：X S s x V V C C /?=。 三、谐振法 谐振法测量电容的原理图见图4，由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容C x 组成振荡电路，改变信号 源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： L f C X 2241 π= （2）。式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。为减小 误差，这时可采用谐振替代法来解决。 谐振替代法参考电路如图5所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时s x C C =。
大学物理实验-介电常数的测量
介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比 较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量 样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数， m F /1085.8120-?=ε，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测 样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有s x C C =。
另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若 s x R R ≈，则有s x C C =。 二、比较法 当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到X S V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误差。比较法的参考电路如图3所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（s x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x 即可求得C x ：X S s x V V C C /?=。 三、谐振法 谐振法测量电容的原理图见图4，由已知电感L （取 1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容C x 组成振荡电路，改变信号源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出：L f C X 2241 π= （2）。式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。为减小误差，这时可采用谐振替代法来解决。 谐振替代法参考电路如图5所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时s x C C =。
全自动绝缘油介电强度测试仪单杯B
全自动绝缘油介电强度测试仪（单杯 B） 一、简介 全自动绝缘油介电强度测试仪（单杯B）是根据国家标准GB/T1507-2002及DL/T846.7-2004研制而成，本仪器选用单片机为主导，预先设定测试的方法，全部过程由微机自动运行控制，操作简易，使用方便。 二、用途与特点 本仪器适合测试各种绝缘油介电强度，其主要特点如下： 1.本仪器设有自动检测功能，如开机自动进入复位状态执行调 压器回零。 ２.采用了微型面板式打印机，自动打印输出。 ３.根据用户需求可改变测试次数、搅拌静置时间、声控光控提醒连续打印与非打印。 ４.本仪器采用全自动磁振子搅拌，消除油样的不均匀和气泡。 三、技术规格 １. 工作电源：AC220V ±10%、50HZ ±5% ２. 测量范围：AC 0－80KV ３. 限定电流：5mA ４. 测量精度：3%
５. 调压速度：2KV/S±10% ６. 预定设置：次数1－9 搅拌时间 0－1分39秒 静置时间 0－10分39秒 ７. 使用条件：环境温度0℃－35℃ 相对湿度≤75% ８. 油杯间隙：2.5mm(油杯塞尺直径) ９. 体积: 415×315×315mm3 10. 重量：28kg 四、面板说明 图一面板示意图 （１）电源开关（２）电源插座 （３）高压舱（４）安全开关 （５）安全接地（６）３Ａ保险
（７）显示屏（８）设置盘 （９）指示灯（１０）键盘 （１１）打印机 五、操作步骤 1.输入电源 连接安全接地，插入220V交流电源，检测电源正确无误。 2.提取油样 2.１逆时针旋下油杯轴杆一端的塞尺棒，此塞尺棒为直径2.5mm的 标准杆，将油杯两电极间距调整到2.5mm，将另一端电极调整 在偏中位置，将锁住此轴杆螺钉旋紧，取塞尺棒于两电极间靠紧两电极，锁住螺钉取出塞尺，顺时针旋于原轴杆内，如图二。 2.２将油杯处理干净，置干净的磁振子于油杯内，注满准备好的 油样，取下高压罩置油杯于高压舱两高压柱间，平稳放置盖上高压罩压好安全开关。 图二高压舱内布置图 （１）高压舱（２）高压柱 （３）轴杆（４）电极
大学物理实验介电常数的测量的讲义
固体与液体介电常数的测量 一、实验目的: 运用比较法粗测固体电介质的介电常数，运用比较法法测量固体的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率)，学习其测量方法及其物理意义，练习示波器的使用。 二、实验原理： 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出εr ，它们满足如下关系： S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数，ε0为真空介电常数，m F /1085.8120 -?=ε，S 为样品的有 效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 替代法： 替代法的电路图如下图所示。此时电路测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时，取R=1000欧姆,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 电压相同，此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。
谐振法： 1、交流谐振电路： 在由电容和电感组成的LC 电路中，若给电容器充电，就可在电路中产生简谐形式的自由电振荡。若电路中存在交变信号源，不断地给电路补充能量，使振荡得以持续进行，形成受迫振动，则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。RLC 串联谐振电路如下图所示: 图一：RLC 串联谐振电路 其中电源和电阻两端接双踪示波器。 电阻R 、电容C 和电感L 串联电路中的电流与电阻两端的电压是同相位的，但超前于电 容C 两端的电压2π ，落后于电感两端的电压2π ，如图二。 图二：电阻R 、电容C 和电感L 的电压矢量图 电路总阻抗：Z = = L V → -R V →
介电常数的测量
实验七 介电常数的测量 ε和损耗角tgδ的温度和频率特性，可以获取物质内部 测量物质在交变电场中介电常数 r 结构的重要信息。DP—5型介电谱仪内置带有锁相环(PLL)的宽范围正弦频率合成信号源和由乘法器、同步积分器、移相器等组成的锁定放大测量电路，具有弱信号检测和网络分析的功能。对填充介质的平行板电容器的激励信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量，检测介电频率谱和温度谱。作为大学物理实验的内容，具有测量精度高、方法新颖、知识性和实用性强等特点。 [目的要求] ε和损耗角tgδ的温度和频率特性。 1．学习用介电谱仪测量物质在交变电场中介电常数 r 2．了解带有锁相环(PLL)的正弦频率合成信号源和锁定放大测量电路的原理和结构。 3．掌握对信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量的方法。 [实验原理] 图1测量原理图 原理如图1所示.置于平板电极之间的样品，在正弦型信号的激励下，等效于电阻R和电容C的并联网络。其中电阻R是用来模拟样品在极化过程中由于极化滞后于外场的变化所引起的能量损失。若极板的面积为A，间距为d，则： R=d/Aσ， C=εA／d， tgδ=1／ωRC=σ／ωε 式中ε=εoεr，εo为真空介电常量，σ为与介电极化机制有关的交流电导率。设网络的复阻抗为Z，其实部为Z’，虚部为Z″，样品上激励电压为Vs(基准信号)，通过样品的电流由运放ICl转化为电压Vz：(样品信号)，用V’s，V″s和V″z分别表示其实部和虚部，则有：Vz＝RnVs／Z， σ=K(V’sV’z+V″sV″z)， ωε=K(V’sV″z-V″sV’z) tgδ=(V’sV’z+V″sV″z)/ (V’sV″z-V″sV’z) 式中K=d／ARn(V’sV’s+V″sV″s)。 电压的实部和虚部通过开关型乘法器IC2和π／2移相器IC3实现分离后测量。IC2的作用是将被测正弦信号Vz(或Vs)与同频率的相关参考方波Vr相乘。本系统测量时通过移相微调电路使Vr和vs同相位，即Vs的虚部V″s=O，测量公式简化为： σ=K’V’z， ωε=K’V″z, tgδ=V’z/V″z
介电常数实验报告
基础实验物理报告学院专业：
一、实验原理 介电常数是电介质的一个材料特征参数。 用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器，其电容量为： z S C = D D 为极板间距，S 为极板面积，￡即为介电常数。材料不同￡也不同。在真空中的介电常数为 12 ；0 , ；0 =8.85 10 …F / m 。 考察一种电介质的介电常数，通常是看相对介电常数，即与真空介电常数相比的比值 汀。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量 C i 及充满介质时的电容量 C 2,则介质的相对 介电常数即为 C i 然而C i 、C 2的值很小，此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可 忽略，这些因素将会引起很大的误差，该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测 出固体和液体的相对介电常数，并消除实验中的系统误差。 1. 用电桥法测量固体电介质相对介电 常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接，测出空气中的电容 C i 和放入固体电介质后的电 容C 2。 C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和， C 分为测量引线及测量系统等引起的分 布电容之和，放入样品时，样品没有充满电极之间， 样品面积比极板面积小， 厚度也比极板 的间距小，因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成 C 串，根据电容串联公式有： ￡r C i 其中Co 是电极间以空气为介质、样品的面积为 S 而计算出的电容量: C o ；0 S 交流电桥
￡ 0S￡r￡ 0 S D-t> t ￡0S￡r￡0 S C串= ￡ r ￡ S t紀 3) D -t t
当两次测量中电极间距 D 为一定值，系统状态保持不变，则有 C 边^C 边2、C 分?，=C 分2 C 串t ￡ 0 S-C 串（D - t ） 也就是说运用该实验方法消除了由分布电容和边缘 2. 线性回归法测真空介电常数 ；0 ￡ S 上述测量装置在不考虑边界效应的情况下，系统的总电容为： C = 0 0 ■ C 分 D 保持系统分布电容不变，改变电容器的极板间距 D ，不同的D 值，对应测出两极板间充满 空气时的电容量 C 。与线性函数的标准式 Y = A BX 对比可得：Y =C , A 二C 分， B = oS 0 , X = 1，其中S o 为平行板电容极板面积。用最小二乘法进行线性回归，求得 D 分布电容C 分和真空介电常数 p （ ;0 ：= 空）。 3 ?用频率法测定液体电介质的相对介电常数 所用电极是两个容量不相等并组合在一起的空气电容，电极在空气中的电容量分别为 C01和C02，通过一个开关与测试仪相连，可分别接入电路中。测试仪中的电感 L 容和分布电容等构成 LC 振荡回路。振荡频率为： 其中C ^C o C 分。测试仪中电感 L 一定，即式中k 为常数，则频率仅随电容 最终得固体介质相对介电常数: 该结果中不再包含分布电容和边缘电容, 效应引入的系统误差。 与电极电 ——，或 2 n LC 2 2 4 二 2 Lf 2 C 的变 化而变化。当电极在空气中时接入电容 C 01，相应的振荡频率为 轴，得：C 01 C 分 k 2 f 2 ' 01 接入电容C 02，相应的振荡频率为f 02 ，得：C 02 C 分 k 2 f ； 实验中保证不变，则有 C 02 -C 01 k 2 ■2 f 。2 k 。当电极在液体中时，相应的有: ￡ r (C 02 -'C 01 k 2 )=2 f 2 k 2 2 f l
绝缘油介电强度测试仪怎么使用
绝缘油介电强度测试仪怎么使用 绝缘油介电强度测试仪主要用来进行变压器内绝缘油的绝缘耐压属性的，是判断绝缘油绝缘性能好坏非常直接的方式，但是此设备试验的过程中，有一定的复杂程度，因此很多电力工作者在初次使用过程中，很难掌握要领。 1 将仪器可靠接地 2 断电状态下，将磁振子置于验油杯中 3 试油必须在不破坏原有贮装密封的状态下，于试验室内放置一段时间，待油温和室温相近后方可揭盖试验。在揭盖前，将试油轻轻摇荡，使内部杂质均匀，但不得产生气泡，在试验前，用试油将油杯洗涤2-3次。 4 断电状态下，将测试样油装入油杯试油注入油杯时，应徐徐沿油杯内壁流下，以减少气泡，在操作中，不允许用手触及电极、油杯内部和试油。试油盛满后必须静置10-15分钟，方可开始升压试验。 5 断电状态下，罩上电极罩，盖好高压仓 6 合上电源开关，仪器出现欢迎界面后，自动转入主界面如图2.1所示。 7 通过旋转鼠标可以选择进行击穿试验，耐压试验，查看历史数据，时间设定和PC通信等操作项目。 击穿试验： 进入击穿试验后，仪器显示如图2.2所示界面，击穿试验的操作方法为：
1 进行试验参数设置，设置的项目包括，油标号，初始静置时间，试验次数，静置时间和搅拌时间，初始静置时间的范围是0秒-9分59秒，静置时间的设置范围是0秒-9分59秒，搅拌时间的设置范围是0秒-59秒。 2 选择开始试验，进入图2.3所示画面，点击运行后仪器按照先升压至击穿，搅拌，静置，再升压至击穿的顺序循环进行，直至达到设定的试验次数为止，蜂鸣器鸣叫，试验停止。 3 击穿试验完成后，仪器的显示画面如图2.4所示，显示的试验结果包括的击穿电压，击穿电压平均值和试验参数设置 4 操作人员还可以根据需要将试验结果保存和打印。 试验过程中，如果高压仓被打开，仪器会自动报警，提示用户高压仓已被打开，同时在试验的过程中，严禁打开高压仓，因为此设备是高压电器设备，使用过程中有一定的危险，因此需要格外注意人身安全。