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介电常数及介质损耗的尺度介绍

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ico04更新功夫:2018-06-12ico05点击次数:12546

ASTM D150-11

实心电绝缘资料的互换损耗个性和

电容率介电常数的尺度试验步骤1

本尺度是以固定代号D150颁布的。其后的数字暗示原文本正式通过的年号;在有订正的情况下,为上一次的订正年号;圆括号中数字为上一次沉新确认的年号。上标符号(ε)暗示对上次批改或沉新确定的版本有编纂上的批改。
    本尺度经核准用于国防部所有机构。
1.领域
1.1 本试验步骤蕴含当所用尺度为集成阻抗时,实心电绝缘资料样本的相对电容率,耗散因子,损耗指数,功率因子,相位角和损耗角的测定。列出的频率领域从幼于1Hz到几百兆赫兹。

注1:在普遍的用法,“相对”一词时时是指降落值。

1.2 这些试验步骤提供了各类电极,装置和丈量技术的通用信息。读者如对某一特定资料有关的议题感兴致的话,必须查阅ASTM尺度或直接合用于被测试资料的其它文件。2,3

1.3  本尺度并没有*列举所有的安全申明,若是有必要,凭据现实使用情况进行斟酌。使用本规范前,使用者有责任造订切合安全和健康要求的条例和规范,并明确该规范的使用领域。特殊危险注明见7.2.6.1和10.2.1。

1 本规范归属于电学和电子绝缘资料ASTM D09委员会管辖,并由电学试验D09.12从属委员分会直收受理。

当前版本核准于2011年8月1日。2011年8月刊行。原版本在1922年核准。前一较新版本于2004年核准,即为 D150-98R04。DOI:10.1520/D0150-11。

2 R. Bartnikas, 第2章, “互换电损耗和电容率丈量,” 工程电介质, Vol. IIB, 实心绝缘资料的电学机能, 丈量技术, R. Bartnikas, Editor, STP 926,ASTM, Philadelphia, 1987.

3 R. Bartnikas, 第1章, “固体电介质损耗,” 工程电介质,Vol IIA, 实心绝缘资料的电学机能: 分子结构和电学行为, R. Bartnikas and R. M. Eichorn, Editors, STP 783, ASTM, Philadelphia, 1983.

2.引用文件
2.1 ASTM尺度:4

D374     固体电绝缘资料厚度的尺度试验步骤

D618     试验用塑料调节规程

D1082    云母耗散因子和电容率(介电常数)试验步骤

D1531    用液体位移法测定相对电容率(介电常数)与耗散因子的试验步骤

D1711    电绝缘有关术语

D5032    用鼓和甘油溶液方式维持恒定相对湿度的规程

E104     用水溶液维持相对恒定湿度的尺度执行规程

E197     室温之上和之下试验用罩壳和服役元件规程(1981年取缔)5

3.术语

3.1 界说:

3.1.1 这些试验步骤所用术语界说以及电绝缘资料有关术语界说见术语尺度D1711。

3.2 本尺度术语界说:

3.2.1 电容,C,名词——当导体之间存在电势差时,导体和电介质系统允许贮存电分离电荷的机能。

3.2.1.1 会商——电容是指电流电量 q与电位差V之间的比值。电容值总是正值。当电量选取库伦为单元,电位选取伏特为单元时,电容单元为法拉,即:

C=q/V          。1)

3.2.2 耗散因子(D),(损耗角正切),(tanδ),名词——是指损耗指数(K'')与相对电容率(K')之间的比值,它还蹬宗其损耗角(δ)的正切值或者其相位角(θ)的余切值(见图1和图2)。

D=K''/K'     (2)

4 有关ASTM尺度,可浏览ASTM,www.astm。。org或与ASTM客服service@astm.org。ASTM尺度手册卷次信息,可拜见ASTM尺度文件汇总。

5 该汗青尺度的较后核准版本参考www.astm。。org。

3.2.2.1 会商——a:

D=tanδ=cotθ=Xp/Rp=G/ωCp=1/ωCpRp        (3)

式中:

G=等效互换电导,

Xp=并联电抗,

Rp=等效互换并联电阻,

Cp=并联电容,

ω=2πf(如果为正弦波状态)

耗散因子的倒数为品质因子Q,有时成为储能因子。对于串联和并联模型,电容器耗散因子D都是一样的,按如下暗示为:

D=ωRsCs=1/ωRpCp        (4)

串联和并联部门之间的关系满足以下要求:

Cp=Cs/(1 D2)             (5)

Rp/Rs=(1 D2)/D2=1 (1/D2)=1 Q2             (6)

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图1 并联电路的矢量图

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图2 串联电路的矢量图

3.2.2.2 会商——b:串联模型——对于某种拥有电介质损耗(图3)的绝缘资料,其并联模型通常是适当的模型,其总是能和偶然要求仿照在单频率下电容Cs与电阻Rs串联(图4和图2)的某个电容器。

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3 并联电路

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4 串联电路

3.2.3 损耗角(缺相角),(δ),名词——该角度的正切值为耗散因子或归正切值K''/K'或者其余切值为相位角。

3.2.3.1 会商——相位角和损耗角的关系见图1和图2所示。损耗角有时成为缺相角。

3.2.4 损耗指数,K''(ε''),名词——相对复数电容率虚数部门的大;其蹬宗相对电容率和耗散因子的乘积。

3.2.4.1 会商——a——它能够暗示为:

K''=K' D=功率损耗/(E2×f×体积×常数)    (7)

     当功率损耗选取瓦特为单元,施加电压选取伏特/厘米为单元,频率选取赫兹为单元,体积(是指施加了电压的体积)选取立方厘米为单元,此时的常数值为5.556×10-13。

3.2.4.2 会商——b——损耗指数是上协定使用的术语。在美国,K''以前成为损耗因子。

3.2.5 相位角,θ,名词——该角度的余切值为耗散因子,反余切值K''/K',同时也是施加到某一电介质的正弦互换电压与其形成的拥有一样频率的电流分量之间的相位角度差值。

3.2.5.1 会商——相位角和损耗角之间的关系见图1和图2所示。损耗角有时也

称为缺相角。

3.2.6 功率因子,PF,名词——某一资料亏损的功率W(单元为瓦特)与有效正弦电压V和电流I之间乘积(单元为伏特-安)的比值。

3.2.6.1 会商——功率因子能够选取相位角θ的余弦值(或损耗角的正弦值δ)来暗示:

     。8)

    当耗散因子幼于0.1时,功率因子与耗散因子之间的差值幼于0.5%?纱酉率秸业剿堑恼饭叵担

     。9)

3.2.7 相对电容率(相对介电常数)(SIC)K'(εr),名词——相对复数电容率的实数部门。它也是选取某一资料作为电介质的某一给定状态电极等效并联电容Cp与选取真空(或空气,合用于无数现实用处)作为电介质的一样状态电极电容Cv之间的比值。

K'=Cp/Cv          。10)

3.2.7.1会商——a——在普遍的用法,“相对”一词时时是指降落值。

3.2.7.2 会商——b——从经验来看,真空在遍地必须选取资料来代替,由于其能显著扭转电容。电介质等效电路如果蕴含一个电容Cp,该电容与电导并联。

3.2.7.3 会商——c——Cx视为图3所示的等效并联电容Cp。

3.2.7.4 会商——d——当耗散因子为0.1时,串联电容大于并联电容,但是两者差值幼于1%,而当耗散因子为0.03时,两者差值幼于0.1%。若是丈量电路获得串联部门的了局,在推算建改值和电容率之前,并联电容必须由公式5推算得出。

3.2.7.5 会商——e——干燥空气在23℃和101.3kPa尺度压力下的电容率为1.000536(1)。6其从整体的背离值K'-1与温度成反比,同时直接与大气压力成正比。当空间在23℃下达到水蒸气鼓和时,电容率增长至为0.00025(2,3),同时随着温度(单元为℃)从10到27℃近似产生线性变动。对于部门鼓和,增长值与相对湿度成正比。

4.试验步骤提要

4.1 电容和互换电阻丈量在一个样本上进行。相对电容率蹬宗样本电容除以(拥有一样电极状态)真空电容推算值,同时很大水平上取决于误差源分辨率。耗散因子通常与样本几何状态无关,同时也能够凭据丈量值推算得出。

4.2 本步骤提供了(1)电极,装置和丈量步骤选择指南;和(2)若何预防或建改电容误差的领导。

4.2.1 通常的丈量思考:

边缘景象和杂散电容    受;さ缂

样本几何状态          真空电容推算

边缘,接地和间隙建改

4.2.2 电极系统—接触式电极

电极资料              金属箔片

导电涂料              烧银

喷镀金属              蒸发金属

液态金属              刚性金属

4.2.3 电极系统—非接触式电极

固定电极              测微计电极

液体置换法

括号里的粗体字参阅这些试验步骤从属的参考文件清单。

4.2.4 电容和互换损耗丈量装置和步骤选择

频率                  直接和代替步骤

两终端丈量            三终端丈量

液体置换法            精度思考

5.意思和用处

5.1 电容率——绝缘资料通常以两种分歧方式来使用,即(1)用于固定电学网络部件,同时让其彼此以及与地面绝缘;(2)用于起到某一电容器的电介质作用。在靠前种利用中,通常要求固定的电容尽可能幼,同时拥有可接受且一致的机械,化学和耐热机能。因而要求电容率拥有一个低值。在第二种利用中,要求电容率拥有一个高值,以使得电容器可能在表型上能尽可能幼。有时使用电容率的中央致反评估在导体边缘或结尾的应力,以将互换电晕降至较幼。影响电容率的因子会商见附录X3。

5.2 互换损耗——对于这两种场所(作为电学绝缘资料和作为电容器电介质),互换损耗通常必须是比力幼的,以减幼资料的加热,同时将其对网络渣滓部门的影响降至较幼。在高频率利用场所,出格要求损耗指数拥有一个低值,由于对于某一给定的损耗指数,电介质损耗直接随着频率而增大。在某些电介质结构中,例如试验用终止衬套和电缆所用的电介质,通常电导增长可获得损耗增大,这有时引入其来节造电压梯度。在比力拥有近似一样电容率的资料时或者在资料电容率根基维持恒定的前提下使用任何资料时,这可能有助于思考耗散因子,功率因子,相位角或损耗角。影响互换损耗的因子会商见附录X3。

5.4 有关性——当获得适当的有关性数据时,耗散因子或功率因子有助于显示某一资料在其它方面的特点,例如电介质击穿,湿分含量,固化水平和任何原因导致的粉碎。然而,由于热老化导致的粉碎将不会影响耗散因子,除非资料随后露出在湿分中。当耗散因子的初始值极度沉要的,耗散因子随着老化产生的变动通常是及其显著的。

6.通常丈量思考

6.1 边缘景象和杂散电容——这些试验步骤是以电极之间的样本电容丈量,以及一样电极系统的真空电容(或空气电容,合用于无数现实用处)丈量或推算为基础。对于无;さ牧降缂闪,要求选取两个测定致反推算电容率,而当存在不进展的边缘景象和杂散电容时(它们将蕴含在丈量读数中),变得相当复杂。对于丈量用所搁置样本之间的两个无;て叫邪宓缂∷,边缘景象和杂散电容见图5和图6所述。除了要求的直接电极之间电容Cv之表,在终端a-a'看到的系统蕴含以下内容:

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5  杂散电容,无;さ缂

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6  无;さ缂涞耐肯 

Ce=边缘景象或边缘电容,

Cg=每个电极表表表的接地电容,

CL=衔接导线之间的电容,

CLg=接地导线的电容,

CLc=导线和电极之间的电容。

只有要求的电容Cv是与表部环境无关,所有其它电容都在肯定水平上取决于其它指标的靠近度。有必要在两个可能的丈量前提之间进行分辨,以确定不进展电容的影响。当一个丈量电极接地时,情况时时是这样的,所述的所有电容与要求的Cv并联,除了接地电极的接地电容及其导线之表。若是Cv放入一个试验箱之内,同时试验箱墙壁拥有;ざㄎ,衔接到试验箱的导线也受到;,则接地电容能够不再出现,此时在a-a'处的电容看起来只蕴含Cv和Ce。对于某一给定电极安插,当电介质为空气时,能够推算得出边缘电容Ce,同时该推算值拥有适当的精度。当某一样本搁置在电极之间时,边缘电容值可能产生变动,此时要求使用一个边缘电容建改值,该建改值可见表1给出的信息。在很多前提下,已经获得了经验性建改值,这些建改值见表1所示(表1合用于薄电极场所,例如箔片)。在日常工作中,当较佳精度不作要求时,很方便使用无屏蔽的两电极系统,同时进行适当的建改。由于面积(同时因而Cv)以直径平方级增大时,然而周长(同时因而Ce)随着直径线性增大时,由于忽略边缘建改导致的电容率百分比误差随着样本直径增大而减幼。然而,为进行正确得丈量,有必要使用受;さ牡缂。

6.2 受;さ缂——在受;さ缂咴档谋咴稻跋蠛驮由⒌缛菹质瞪峡赏ü龀ひ桓霭赐7和图8所示的;さ缂唇獬。若是试验样本和;さ缂焦鼙;さ缂难映ぞ嗬胫辽傥2倍的样本厚度,同时;ぜ湎都扔,受;で虻牡绯∩⒉冀氲关婵瘴缃橹适贝嬖诘纳⒉家谎,同使剽两个静电容的比值为电容率。并且,激活电极之间的电场能够进行界说,真空电容也能够推算得出,其精度只受到尺寸已知的精度的限度。由于这个原因,受;さ缂ㄈ斩耍┎街杞糜谧魑俨貌街,除非还有协定。图8显示了一种齐全受;ず推帘蔚缂低车耐冀。只管;ねǔ1唤拥,所示安插允许接地或丈量电极,或者没有电极能包容被使用的特殊三终端丈量系统。若是;そ拥,或者衔接到丈量电路中的一个;ぶ斩松,丈量的电容为两个丈量电极之间的静电容,无;さ缂偷枷叩慕拥氐缛萦胍蟮木驳缛萁胁⒘谓。为解除该误差源,选取一个樊篱衔接到;ど侠窗薇;さ缂,如图8所示。除了那些总是不方便或不现实的,且限度频率幼于几兆赫兹的;げ街柚,已经设计出使用特殊电池和法式的技术,选取两终端丈量,精度相当于受;ふ闪克竦玫木。此处所述步骤蕴含屏蔽测微计电极(7.3.2)和液体置换步骤(7.3.3)。

6.3 样本几何状态——为测定某一资料的电容率和耗散因子,优选薄板样本。圆柱形样本也能够使用,但是通常拥有较低的精度。电容率较大不确定度起源是样本尺寸测定,出格是样本厚度测定。因而,厚杜爪足够大以允许其丈量值拥有要求的精度。选择的厚度将取决于样本出产的步骤和可能的点到点变动。对于1%精度,厚度为1.5mm(0.06in)通常是足够的,只管对于较大的精度,要求使用一个较厚的样本。当使用箔片或刚性电极时,另一误差源是电极和样本之间的不成以预防的间隙。对于薄样本,电容率误差可大至25%。类似误差在耗散因子中也会产生,只管当箔片电极涂覆了一种油脂时,两种误差不成能拥有一样的大幼。为在薄样本上获得较正确的丈量值,使用液体置换步骤(6.3.3)。该步骤降低了或*解除了样本的电极需要。厚度必须进行测定,丈量时,在电学丈量所用的样本区域上进行系统性地散布丈量,厚度丈量值均匀性应在±1%的均匀厚度之内。若是样本整个区域将被电极覆盖,同时若是已知资料密度,可通过称量法来测定均匀厚度。样本直径选择应使得能提供一个拥有要求精度的样本电容丈量值。选取受到优良;ず驼诒蔚淖爸,将没有难题丈量电容为10pF,分辨率为1/1000的样本。若是将要测试一个低电容率的厚样本,则可能将必要直径大于蹬宗100mm,以获得要求的电容精度。在丈量较幼值的耗散因子时,关键点是电极的串联电阻应不会有助于产生相当大的扩散因子,同时丈量网络没有大电容的电阻应与样本进行并联衔接。这些概想的靠前点是偏好厚样本;第二点建议大区域的薄样本。测微计电极步骤(6.3.2)可用于解除串联电阻的影响。使用一个受;ぱ竟潭埽ㄍ8)来将表部电容降至较低。

6.4 真空电容推算——能够较正确推算电容所用的现实状态为平展平行板和同轴圆筒,电容推算用公式见表1所示。这些公式以丈量电极之间的均匀电场,同时在边缘没有边缘景象为基础。以此为基础推算的电容也就是熟知的电极之间静电容。

表1  真空电容和边缘建改值的推算(见8.5)

注1:所用符号标识见表2。

电极类型

真空内电极之间静电容,pF

在某一壁缘的杂散电场建改值,pF

带防护环的圆盘形电极:

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不带防护环的圆盘形电极:

电极直径=样本直径:

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其中

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幼于样本的等效电极:

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其中:=样本允许产生钝态的近似值,同时a<

不等效电极:

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其中:=样本允许产生钝态的近似值,同时a<

带;せ返脑仓蔚缂

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不带;せ返脑仓蔚缂

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其中:=样本允许产生钝态的近似值。

A ;ぜ湎兜慕ǜ闹导铰糥2。

6.5 边缘,接地和间隙建改——表1给出的边缘电容推算公式是以颁发的论文(4)为基础的经验公式(见8.5)。它们选取皮法拉/厘米周长来暗示,因而它们与电极状态无关。目前意识到它们在尺寸上是不正确的,但是它们与其它被提议的公式相比,其越发靠近真实的边缘电容。接地电容不能通过目前已知的任何公式来进行推算。当必须对蕴含接地电容的电容进行丈量时,建议使用特殊工装来经验测定该电容值。在两终端装置丈量的电容和由样本电容率和尺寸推算的电容之间的差值即为接地电容和边缘电容的相加值。边缘电容可选取表1的某一公式来进行推算。只有维持导线和电极的物理安插,接地电容将维持为恒定的,同时经验测定值可用于建改随后的电容丈量值。一个受;さ缂挠行婊笥谄湎质得婊,两者差值约莫为1/2的;ぜ湎见婊5,6,18)。因而,圆形电极直径,矩形电极每个尺寸或圆柱形电极长度将以该间隙宽度进行递增。当间隙宽度g与样本厚度t的比值相当大时,受;さ缂行С叽缭龀ぶ瞪晕⒂子诩湎犊矶。该案例推算详情见附录X2所述。

表2  非接触式电极的电容率和耗散因子的推算

电容率                               

   耗散因子

符号标识

空气中的测微计电极(带;せ罚

 

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或者,若是to调节到一个新值to',则

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△C=当嵌入样本( 当电容增大时)时的电容变动,

C1=样本固按时的电容,

△D=当嵌入样本时的耗散因子较大值,

Dc=样本固按时的耗散因子,

Df=液体耗散因子,

to=平行板间距,mm,

t=样本均匀厚度,mm,

M=to/t-1,

Cf=只有液体的Kf'Cv电容,

δo=真空电容率(0.0088542pF/mm),

A=电极面积,mm2(若是两个电极不等效,则该值较。,

Kf'=在试验温度时的液体电容率(对于23℃,50%RH的空气,该值=1.00066),

Cv=被思考区域的真空电容(εoA/to,pF),

do=内侧电极表径,

d1=样本内径,

d2=样本表径,

d3=表侧电极内径,

g=;ぜ湎,mm

d1,2或3=直径,mm(见草图)

Cv=真空电容

B=1-2δ(见附录X2.1.3)

(注解:ALSO排出了B之后的//*//(两处)和附录X2的引用脚注)。

Ce=边缘电容

ln=天然对数

Kx'=样本电容率(表1推算得出的近似值)

p=(低电压)电极丈量周长,mm

I=(低电压)电极丈量长度,mm

注:在这些公式中,C和D为电池机能值,电池拥有电位以能从丈量回路(当使用平行置换时)的读数中进行要求的推算。参考注3。

注:在两种液体步骤的公式中,下表1和2别离是指靠前种和第二种液体。

注:两种液体公式的C值为等效的系列值。

A2=样本浸入液体中时受;さ缂挠行婊=(d Bg)2π/4(;ぜ湎督ǜ募铰糥2)。

平面电极—液体置换:

 

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当样本的耗散因子幼于约莫0.1时,可使用以下公式:

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圆柱形电极(带;せ罚——液体置换

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两种液体步骤——平面电极(带;せ罚

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备注:

GUARD ELECTRODE:;さ缂;

GUARDED ELECTRODE:受;さ缂;

GUARD GAP:;ぜ湎;

UNGUARDED ELECTRODE:无;さ缂。

7  受;て叫邪宓缂涞耐肯

 

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备注:

Guard Electrode:;さ缂;

Unguarded Electrode:无;さ缂。

图8  固体用三终端电池

7.电极系统7

7.1 接触式电极——某一样本与其自带电极(电极资料为以下所列资料之一)一路供给是能够接受的,对于两终端丈量,电极应延长到样本边缘或幼于样本。在后一种场所,两种电极在规格高等效或不等效是能够接受的。若是电极尺寸等效,但是幼于样本,样本边缘必须越过电极延长至少2倍的样本厚度。这三个电极规格的选择将取决于电极利用的方便性,同时取决于所选取的丈量类型。在电极延长到样本边缘的场所,边缘建改值(见表1)是较幼的,而对于不等效电极,边缘建改值是较大的。当电极延长到样本边缘,这些边缘必须是锐利的。若是底子是使用附着的电极,当选取一个测微计电极系统时,必须使用这类电极。当等效规格电极幼于所用样本时,难于将它们置于中心,除非样本是半通明的或者选取了一种对准工装。对于三终端丈量,;さ缂矶抛χ辽傥奖兜难竞穸龋6,7)。间隙宽杜爪尽可能。梢晕0.5mm)。对于在较高频率下的耗散因子丈量,该类型电极可能不满足要求,由于其串联电阻。使用测微计电极来进行丈量。

7.2 电极资料:

7.2.1 金属箔片——厚度为0.0075~0.025mm且涂覆较幼量精造凡士林,硅脂,硅油或其它相宜低损耗粘合剂的铅或锡箔片通常用于作为电极资料。铝箔片也已经被使用,但是不建议使用,由于其拥有刚性以及由于氧化的表表导致高接触电阻的可能性。铅箔片也可能由于其刚性而产生问题。在足够滑润压力下利用这些电极,以排除所有的皱纹,同时过量的粘合剂能够在箔片边缘上工作。一个极度有效的步骤是使用一个窄辊,同时沿着表表向表滚压,直到在箔片上没有可见的象征。通过幼心处置,粘合剂膜能够减幼至0.0025mm。该膜层与样本串联相连,这将总是导致丈量的电容率太低,同时耗散因子有可能太高。对于厚度幼于0.125mm的样本,这些误差通常变得极度大。对于这类薄样本,只有当膜层耗散因子险些与样本耗散因子一样时,该耗散因子误差才是能够忽略的。当电极将延长到边缘,则造作的电极应大于样本,而后切成带幼型细磨刀片的边缘。受;さ缂捅;さ缂裳∪∫桓龅缂熳鞫,该电极蕴含整个表表,通过配有一个窄切割边缘的圆规方式来裁剪一条窄带(可以为0.5mm)来造备电极。

7电极系统补充信息可在钻研汇报RR:D09-1037中找到,该钻研汇报可从ASTM总部获得。

7.2.2 导电涂料——某些类型的高导电银涂料,不论是空气干燥还是低温烘烤型类型,都能够从贸易渠路获得以作为电极资料使用。它们要有足够的气孔来允许湿分的扩散,从而允许试验样本在电极涂覆之后进行调节。这对于钻研湿杜装响出格有效。涂料拥有利用之后不筹备立即便用的弊端。它通常要求整夜空气干燥或低温烘烤,以去除任何溶剂痕迹,由于溶剂痕?赡茉龃蟮缛萋屎秃纳⒁蜃。当刷涂涂料时,通常不容易获得明确界说的的电极区域,但是通过喷涂涂料以及选取表夹装或压力敏感面罩,能够克服这种局限性。银涂料电极电导率通常足够低,从而在较高频率时产生问题。涂料溶剂不会较久性影响样本是极度沉要的。

7.2.3 烧银——烧银电极只合用于玻璃和其它能够接受约莫350℃的点火温度而不会产生变动的陶瓷。它的高电导率使得电极资料合用于低损耗资料,例如熔融石英,甚至在较高频率下,其某一粗糙表表的能力使得其适合用于作为高电容率资料,例如钛酸盐。

7.2.4 喷涂金属——选取一个喷枪涂覆的低熔点金属提供了一层海绵状膜层,该膜层可用于作为电极资料,由于其粒状结构,因而大体上拥有与导电涂料一样的电学电导率和一样的湿分孔隙率。相宜的面罩必须使用以获得敏感的边缘。它容易满足某一粗糙的表表,例如布,但是在薄膜上不能渗入极其幼的孔,同时不会产生短路。其在某些表表上的附着性是极度差的,出格是露出在高湿度或水浸泡之后。导电涂料的利益是没有溶剂的影响,以及在涂覆之后可立刻筹备就绪使用。

7.2.5 蒸发金属——作为一种电极资料使用的蒸发金属可能拥有不适当的电导率,尤其其极其薄,同时必须选取电镀铜或薄板金属作为底漆。其附着性是适当的,同时其自身拥有足够的湿吩禅孔。在蒸发金属时,使用一种真空系统的必要性是不利的。

7.2.6 液态金属——使用汞电极时,在水银池上浮动样本,同时使用带敏感边缘的限度环来拦住受;ず捅;さ缂械墓,如图9所示。当必须测试相当数量的样本时,一种更方便的装置是试验步骤D1082中图4所示的试验工装。由于汞蒸气拥有毒性,尤其是在高温下,可能存在一些健康危险,因而在使用期间应采取相宜的预防措施。在丈量薄膜大局的低损耗资料时,例如云母片剥离,汞传染可能引入相当大的误差,这通常将有必要使用干净的汞进行每一次试验。伍德合金或其它低熔点合金可选取类似方式来使用,以在某种水平上降低健康危险。

7.2.6.1 忠告——持久以为汞金属蒸汽中毒是工业中的一种危险。露出极限由当局机构进行设置,同时通常以美国当局工业卫生学者会议8提出的建议为基础。破碎的温度计,气压计和其它使用汞的仪器所溢出的汞浓度可能等闲地超过这些露出极限。汞作为一种高表表张力和极度沉的液体,其将分散成幼液滴,同时渗入进入地板中的裂纹和裂缝。这种露出面积的增长显著增大了在空气中的汞蒸气浓度。任何时辰产生溢出时,建议使用商用泄漏应急工具包。汞蒸气浓度容易选取商用嗅探器进行监测。在汞露出于大气的区域,在作业周围定期进行现场查抄。溢出之后进行*地查抄。

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备注:

Specimen:样本;Mercury:汞

图9  带汞电极的受;ぱ

7.2.7 刚性金属——对于光滑,比力厚或者稍微压缩的样本,有时能够使用高压下的刚性电极,出格是对于通例作业。目前已发现直径为10mm的电极在18.0MPa压力下课有助于塑料资料的丈量,甚至资料能够薄至0.025mm。直径为50mm的电极在压力下也已经被成功能于较厚的资料。然而,当使用实心电极时,很难预防一层空气膜,同时随着被测资料电容率增大以及其厚度减幼,该膜层的影响变得更大。在施加压力之后,样本尺寸将可能持续产生变动,变动时长达到24幼时。

7.2.8 水——当在低频率(约莫达到1000Hz)进行丈量时,下水可作为绝缘电线和电缆丈量用的一个电极。操作必须幼心,以确保在样本结尾的电泄漏能够忽略不计。

7.3 非接触式电极:

7.3.1 固定电极——在不将电极嵌入预造电极系统(电极系统在样本的一侧或两侧存在一条有意的空气间隙)前提下,能够丈量拥有足够低表表电导率的样本。刚性装配电极系统,确保其蕴含一个;さ缂。为获得一样的精度,若是使用直接接触电极,要求对电极间距和样本厚度进行更正确的测定。然而,若是电极系统充斥某一种液体,则可能解除这些局限性(见7.3.3)。

8 美国当局卫生学者会议,Building D-7, 6500 Glenway Ave., Cincinnati, OH 45211.

7.3.2 测微计电极——图10所示的测微计电极系统已开发用于(8)排除在高频率下衔接导线和丈量电容器的串联电感和电阻导致的误差。内置的微调电容器也提供用于电纳变动步骤。同时不论试验样本是否在电路之内还是之表,都能维持这些电感和电阻都是相对恒定的。那些尺寸与电极一样或者幼于电极尺寸的样本夹紧在电极之间。除非样本表表沉叠或磨得十吩旖,在放入电极系统之前,金属箔片或其等效物必须利用到样本上。若是利用电极,它们也必须是光滑和平直的。在移除样本之后,通过移动测微计电极让其更近的靠在一路,电极系统可造成拥有一样电容。当测微计电极系统 幼心校准电容变动时,其利用排除了边缘电容,接地电容和衔接电容的建改值。在这一方面,在整个频率领域上使用电极系统是有益处的。一个弊端是电容校准没有传统多层可变电容器的电容校准那么正确,同时还不能直接读数。在频率幼于1MHz时,当导线的串联电感和电阻的影响能够忽略不计时,测微计电极的电容校准能够选取一个尺度电容器的电容校准来代替,该尺度电容器可与测微计电极系统并联或者位于电桥的电容臂左近。样本之内和之表的电容变动能够该电容器大局来进行丈量。某一测微计电极系统的幼误差起源是电极系统校定时蕴含的电极边缘电容,当存在与电极直径一样的电介质时,该边缘电容将产生稍微变动。在现实中,可让样本直径比电极直径幼2倍的样本厚度(3),则能够排除该误差。当没有电极附着在样本上时,表表电导率可能导致低损耗资料耗散因子丈量产生严沉的误差。当丈量用电桥拥有一个;さ缏肥,则使用受;げ馕⒓频缂怯欣。边缘景象等的影响险些能够*排除。当电极和固定架都造备得极度好时,则没有必要进行电容校准,由于电容可由电极间距和直径推算得出。然而测微计将要求进行校准。当使用受;げ馕⒓频缂,在样本上使用电极将是不成行的,除非样本直径幼于受;さ缂。

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备注:

Micrometer Screw:测微计螺钉;Bellows:风箱;Grounded Electrode:接地电极;

Specimen:样本;Vernier Capacitor:微型电容器;High Electrode:高电极;

Grounded Terminals:接地终端

 

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