陶瓷材料介电常数介质损耗测试仪

1、定义和测试原理：

陶瓷材料介电常数介质损耗测试仪是表示在某一频率交流电压作用下介质损耗的参数。所谓介质损耗即是单位时间内消耗的电能。

由陶瓷材料制成的元器件，当它工作时，交变电压加在陶瓷介质上，并通过交变电流，这时陶瓷介质连同与其相联系的金属部分，陶瓷材料介电常数介质损耗测试仪可以看成有损耗的电容器，并可用一个理想电容器和一个纯电阻器并联或串联的电路来等效，如图1所示。电压和电流的相位关系可用图2表示。

a.并联等效电路  b.串联等效电路

图1  有损耗电容器的等效电路

a.并联电路矢量图 b.串联电路矢量图

图2  有损耗电容器的矢量图

由图可知，δ角的意义可描述为：有损耗电容器电流和电压之间相位差与理想电容器（无损耗

根据定义，在1MHz测量tanδ，可利用谐振电路、平衡或不平衡电桥以及其他原理。

2、试样：

2.1  试样应符合GB  5593—85《电子元器件结构陶瓷材料》的规定。

2.2  试样应进行清洗干燥处理。

2.3  试样在正常试验大气条件下放置不少于24h。

3、测量仪器和设备：

3.1  测量仪器

可采用直读式损耗表、高频Q表、高频电桥及高频介质损耗测量仪等仪器。测量回路的Q值应大于200。

3.2  加热炉

炉内温度应均匀。可用自动或手动方式进行控温，控温范围为室温至500℃。在控温范围内任一个温度值，在10min内温度波动不大于±1℃。

3.3  夹具

可采用图3所示的三种形式中的任一种夹具。图3a为一对尖形电极，材料用弹性铜片镀银，厚0.6mm。用石英管或其他致密的高温绝缘材料制成的绝缘子支承置于接地屏蔽盒内。图3b为一个尖形和一个平板形电极。图3a为一对圆平板形电极，平板之间距离用百分表（可读到0.01mm）显示。圆平板直径应小于25mm。

3.4  连接线

连接线要尽量短，小于25cm，连接线为镀银铜片，宽10mm，厚0.6mm。连接线也可用屏蔽线。

4、测量方法：

可采用直按测量法和替代法两种。当采用直接测量法时，必须消除连接线和试样夹具等分布参数的影响。

测量电路的分布参数可用图4表示，图中LS、RS为与试样串联的连接线、夹具等的等效电感及电阻，CP、RP为与试样并联的连接线、夹具等的等效电容及电阻。当LS、RS很小，且可忽略时，或当CP <CX，RP>RX时，试样的介质损耗角正切值可用下式计算：

a.尖形电极 b.尖对平板形电极

c.平板形电极

图3  测量夹具类型示意图

1—连接线；2—热电偶；3—屏蔽盒；4—加热丝；5—石英管；6—保温层；

7—夹具；8—试样；9—炉体；10—百分表；11—通波纹管

图4  连接线、夹具和试样的等效电路

图5  测量设备连接示意图

A—测量仪器；B—控温加热炉；C—夹具和试样

注：当采用平板形电极夹具时，在测量C0时应保持电极距离等于试样厚度。

当采用替代法时，由于在两次测量中分布参数的影响已消除，故不必再对测量结果进行修正。

5、测量步骤：

5.1  按图5连接测量仪器和装置

5.2  控制加热炉升温至所需温度，保温10min，夹具中不带试样，测出0、tanδ（或C1、Q1）。当釆用平板形电极夹具时，应调整电极之间距离等于试样厚度。

5.3  将准备好的试样放入测量夹具中，在同一温度下保温10min，测出C、tanδ（或C2、Q2）。

5.4  按所用仪器相应的公式或修正公式（1）计算试样的tanδ。

6、测量误差：

当采用上述原理、方法和步骤进行测量时，由连接线和夹具引入的误差很小，可以忽略。测量的总误差取决于所选用的测量仪器。