概述：
高精密高壓電容電橋主要采用電流比較儀的原理，具有操作方便可靠、測量精度高、讀數(shù)位數(shù)多、線性度好，不受環(huán)境濕度影響，儀器顯示采用大屏幕TFT，可顯示電容值 Cx、介損值tgδ、試驗(yàn)電壓Upk/√2 、電感量Lx、品質(zhì)因數(shù)Q、測試電流Ix、材料的介電常數(shù)ε、測試電源頻率fx、視在功率S、有效功率P、無功功率Q等，它不僅能測電容器的電容量、介損量，還能測量電抗器的電感量和Q值及固體材料和液體材料的介質(zhì)損耗和介電常數(shù)，還有前時鐘的顯示，是目前國內(nèi)精度高、穩(wěn)定性好、操作方便、用途廣泛的高壓電橋。它在測量上具有很高的比率精度和穩(wěn)定性，這是一般西林電橋 、高壓介損儀不能達(dá)到的。適宜于在高電壓下測量電力電纜、高壓套管、電力電容器、 電抗器、互感器等高壓電力設(shè)備的電容量及損耗角正切值tgδ，以及各種固體或液體絕緣材料的介電常數(shù)（ε）及介損值tgδ，也可測量高壓變壓器或電壓互感器的比差和角差。電橋可外接電流互感器以擴(kuò)大量程，測量大的電力電容器時本電橋?yàn)樗亩藴y量具有引線補(bǔ)償裝置，使測量精度提高，消除接線電阻引起的附加誤差。本介電測試儀還可測量電抗器的電感量及Q值。量程擴(kuò)展器（供選購）能使主橋體的電容比從1000：1擴(kuò)大到106：1。
相對介電常數(shù)|介質(zhì)損耗測試儀主要技術(shù)參數(shù)：
1、測量范圍及誤差
本電橋的環(huán)境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應(yīng)滿足下列表中的技術(shù)指示要求。
在Cn=100 pF、R4=3183.2（Ω）時：
測量項(xiàng)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(xiàng)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 |
2.相對濕度/溫度：30～85%；0～40℃
3.工作電壓：220V10%，50HZ
4.測溫范圍：0～199.9℃，誤差1+0.1℃
5.控溫范圍：室溫～199.9℃，穩(wěn)定度（1+0.1）℃
6.由室溫加熱至控溫值：不大于45min
7.加熱功率:< 1000W（包括內(nèi)、外加熱器）
8.兩極空間距離：2mm
9.空杯電容量：60±2pF
10.最大測量電壓：工頻2000V
11.空杯tgδ：≤5×10-5
12.液體容量：約40mm3
13.電極材料：不銹鋼
14.重量：約10kg
15.型號：QS37A（智德創(chuàng)新儀器）
符合標(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測定電氣絕緣材料在工頻、音頻、射頻(包括米波長)下電容率和電介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法》
相對介電常數(shù)|介質(zhì)損耗測試儀產(chǎn)品特點(diǎn)：
電橋顯示屏幕為彩色TFT顯示，能直接顯示被試品電容量Cx、介損tgδ、介電常數(shù)εr、試驗(yàn)電壓Upk/√2、試驗(yàn)頻率Hz、電極面積A、材料厚度h、電感量Lx、品質(zhì)因數(shù)Qx、測試電源頻率fx、視在功率S、有效功率P、無功功率Q、電線電纜的介損介電常數(shù)（管狀材料）、測量系統(tǒng)接線圖等。
特點(diǎn)：
1、橋體內(nèi)附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線極少。
2、電橋采用接觸電阻小，機(jī)械壽命長的十進(jìn)開關(guān)，保證測量的穩(wěn)定性。
3、儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。
4、QS37a型介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀器內(nèi)部電阻及電容元件經(jīng)特殊老化處理，使儀器技術(shù)性能穩(wěn)定可靠。
5、儀器內(nèi)置100pF標(biāo)準(zhǔn)電容器及5000V數(shù)字式高壓測試電源。
介質(zhì)損耗和介電常數(shù)測量實(shí)驗(yàn)
介電特性是電介質(zhì)材料極其重要的性質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，電介質(zhì)材料的介電系數(shù)和介質(zhì)損耗是非常重要的參數(shù)。例如，制造電容器的材料要求介電系數(shù)盡量大，而介質(zhì)損耗盡量小。相反地，制造儀表絕緣器件的材料則要求介電系數(shù)和介質(zhì)損耗都盡量小。而在某些特殊情況下，則要求材料的介質(zhì)損耗較大。所以，通過測定介電常數(shù)(ε)及介質(zhì)損耗角正切(tgδ)，可進(jìn)一步了解影響介質(zhì)損耗和介電常數(shù)的各種因素，為提高材料的性能提供依據(jù)。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1、探討介質(zhì)極化與介電常數(shù)、介質(zhì)損耗的關(guān)系；
2、了解高頻Q表的工作原理；
3、掌握室溫下用高頻Q表測定材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值。
二、實(shí)驗(yàn)原理
按照物質(zhì)電結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，任何物質(zhì)都是由不同的電荷構(gòu)成，而在電介質(zhì)中存在原子、分子和離子等。當(dāng)固體電介質(zhì)置于電場中后會顯示出一定的極性，這個過程稱為極化。對不同的材料、溫度和頻率，各種極化過程的影響不同。
1、介電常數(shù)(ε)：某一電介質(zhì)(如硅酸鹽、高分子材料)組成的電容器在一定電壓作用下所得到的電容量Cx與同樣大小的介質(zhì)為真空的電容器的電容量Co之比值，被稱為該電介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)。
Cx —電容器兩極板充滿介質(zhì)時的電容；
Cο —電容器兩極板為真空時的電容；
ε —電容量增加的倍數(shù)，即相對介電常數(shù)
介電常數(shù)的大小表示該介質(zhì)中空間電荷互相作用減弱的程度。作為高頻絕緣材料，ε要小，特別是用于高壓絕緣時。在制造高電容器時，則要求ε要大，特別是小型電容器。
在絕緣技術(shù)中，特別是選擇絕緣材料或介質(zhì)貯能材料時，都需要考慮電介質(zhì)的介電常數(shù)。此外，由于介電常數(shù)取決于極化，而極化又取決于電介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)動的形式。所以，通過介電常數(shù)隨電場強(qiáng)度、頻率和溫度變化規(guī)律的研究，還可以推斷絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)。
2．介電損耗(tgδ)：指電介質(zhì)材料在外電場作用下發(fā)熱而損耗的那部分能量。在直流電場作用下，介質(zhì)沒有周期性損耗，基本上是穩(wěn)態(tài)電流造成的損耗；在交流電場作用下，介質(zhì)損耗除了穩(wěn)態(tài)電流損耗外，還有各種交流損耗。由于電場的頻繁轉(zhuǎn)向，電介質(zhì)中的損耗要比直流電場作用時大許多(有時達(dá)到幾千倍)，因此介質(zhì)損耗通常是指交流損耗。
在工程中，常將介電損耗用介質(zhì)損耗角正切tgδ來表示。tgδ是絕緣體的無效消耗的能量對有效輸入的比例，它表示材料在一周期內(nèi)熱功率損耗與貯存之比，是衡量材料損耗程度的物理量。
ω —電源角頻率；
R —并聯(lián)等效交流電阻；
C —并聯(lián)等效交流電容器
凡是體積電阻率小的，其介電損耗就大。介質(zhì)損耗對于用在高壓裝置、高頻設(shè)備，特別是用在高壓、高頻等地方的材料和器件具有特別重要的意義，介質(zhì)損耗過大，不僅降低整機(jī)的性能，甚至?xí)斐山^緣材料的熱擊穿。
3、Q值：tgδ的倒數(shù)稱為品質(zhì)因素，或稱Q值。Q值大，介電損失小，說明品質(zhì)好。所以在選用電介質(zhì)前，必須首先測定它們的ε和tgδ。而這兩者的測定是分不開的。
通常測量材料介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切的方法有二種：交流電橋法和Q表測量法，其中Q表測量法在測量時由于操作與計算比較簡便而廣泛采用。本實(shí)驗(yàn)主要采用的是Q表測量法。
4、陶瓷介質(zhì)損耗角正切及介電常數(shù)測試儀：它由穩(wěn)壓電源、高頻信號發(fā)生器、定位電壓表CBl、Q值電壓表CB2、寬頻低阻分壓器以及標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電容器等組成(圖2)。工作原理如下：高頻信導(dǎo)發(fā)生器的輸出信號，通過低阻抗耦合線圈將信號饋送至寬頻低阻抗分壓器。輸出信號幅度的調(diào)節(jié)是通過控制振蕩器的簾柵極電壓來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)調(diào)節(jié)定位電壓表CBl指在定位線上時，Ri兩端得到約l0mV的電壓(Vi)。當(dāng)Vi調(diào)節(jié)在一定數(shù)值(10mV)后，可以使測量Vc的電壓表CB2直接以Q值刻度，即可直接的讀出Q值，而不必計算。另外，電路中采用寬頻低阻分壓器的原因是：如果直接測量Vi必須增加大量電子組件才能測量出高頻低電壓信號，成本較高。若使用寬頻低阻分壓器后則可用普通電壓表達(dá)到同樣的目的。
三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
1、儀器設(shè)備：
(1) Q表測試儀、電感箱、樣品夾具等；
(2) 千分游標(biāo)卡尺；
2、樣品要求：圓形片：厚度2±0.5mm，直徑為Φ38±1mm。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1、本儀器適用于110V/220V，50Hz交流電，使用前要檢查電壓情況，以保證測試條件的穩(wěn)定。
2、開機(jī)預(yù)熱15分鐘，使儀器恢復(fù)正常狀態(tài)后才能開始測試。
3、按部件標(biāo)準(zhǔn)制備好的測試樣品，兩面用特種鉛筆或?qū)щ娿y漿涂覆，使樣品兩面都各自導(dǎo)電，但南面之間不能導(dǎo)通，備用。
4、選擇適當(dāng)?shù)妮o助線圈插入電感接線柱。根據(jù)需要選擇振蕩器頻率，調(diào)節(jié)測試電路電容器使電路諧振。假定諧振時電容為C1，品質(zhì)因素為Q1。
5、將被測樣品接在Cx接線柱上。
6、再調(diào)節(jié)測試電路電容器使電路諧振，這時電容為C2，可以直接讀出Q2。
7、用游標(biāo)卡尺量出試樣的直徑Φ和厚度d(分別在不同位置測得兩個數(shù)據(jù)，再取其平均值)。
五、結(jié)果處理
1、ε和tgδ測定記錄：
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按表要求填寫。
序 號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
試樣厚度 | ||||||
試樣直徑 | ||||||
測試數(shù)據(jù) | C1 | |||||
C2 | ||||||
Q1 | ||||||
Q2 | ||||||
計算結(jié)果 | ε | |||||
tgδ | ||||||
平均值 | ε = tgδ= | |||||
2、計算：
根據(jù)表格中測得的數(shù)據(jù)，按公式(1)、(2)分別計算各個數(shù)值。
六、注意事項(xiàng)
(1) 電壓或頻率的劇烈波動常使電橋不能達(dá)到良好的平衡，所以測定時，電壓和頻率要求穩(wěn)定，電壓變動不得大于1%，頻率變動不得大于0.5%。
(2) 電極與試樣的接觸情況，對tgδ的測試結(jié)果有很大影響，因此涂銀導(dǎo)電層電極要求接觸良好、均勻，而厚度合適。
(3) 試樣吸濕后，測得的tgδ值增大，影響測量精度，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格避免試樣吸潮。
(4) 在測量過程中，注意隨時電橋本體屏蔽的情況，當(dāng)電橋真正達(dá)到平衡，“本體－屏蔽”開關(guān)置于任何一邊時，檢查計光帶均應(yīng)最小，而無大變化。
