GDAT-A GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数介质

一、概述

     介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷，还有复合材料等的一项重要的物理性质，通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数（ε），可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据；GB/T1693硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪GDAT-A用于科研机关、学校、工厂等单位对无机非金属新材料性能的应用研究。

二、测试原理

      GB/T1693硫化橡胶介电常数介质损耗测试仪GDAT-A采用高频谐振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器的控制，测量核心采用了频率数字锁定，标准频率测试点自动设定，谐振点自动搜索，Q值量程自动转换，数值显示等新技术，改进了调谐回路，使得调谐测试回路的残余电感减至低，并保留了原Q表中自动稳幅等技术，使得新仪器在使用时更为方便，测量值更为精确。仪器能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值，电工材料的高频介质损耗，高频回路有效并联及串联电阻，传输线的特性阻抗等。

本测试装置是由二只测微电容器组成，平板电容器一般用来夹持被测样品，园筒电容器是一只分辨率高达0.0033pF的线性可变电容器，配用仪器作为指示仪器，绝缘材料的损耗角正切值是通过被测样品放进平板电容器和不放进样品的Q值变化，由园筒电容器的刻度读值变化值而换算得到的。同时，由平板电容器的刻度读值变化而换算得到介电常数。

三、仪器的技术指标

Q值自动锁定，无需人工搜索

Q表正常工作条件

a. 环境温度：0℃～+40℃

b．相对湿度：<80％；

c．电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

10．其他

a．消耗功率：约25W；  

b．净重：约7kg；  

c. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

11．产品配置：

a.测试主机一台；

b.电感一套；

c.夹具一 套

四、性能特点：

1.平板电容器     极片尺寸：φ25.4mm\φ50mm  极片间距可调范围和分辨率：≥10mm，±0.01mm

2.园筒电容器     电容量线性：0.33pF / mm±0.05 pF长度可调范围和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm

3.夹具插头间距：25mm±1mm

4.夹角损耗角正切值：≤4×10－4（1MHz时）

5.数显电极

五. 维修保养

本测试装置是由精密机械构件组成的测微设备，所以在使用和保存时要避免振动和碰撞，要求在不含腐蚀气体和干燥的环境中使用和保存，不能自行拆装，否则其工作性能就不能保证，如测试夹具受到碰撞，或者作为定期检查，要检测以下几个指标：

1.平板电容器二极片平行度不超过0.02mm。

2.园筒电容器的轴和轴同心度误差不超过0.1mm。

3.保证二个测微杆0.01mm分辨率。

4.用精密电容测量仪（±0.01pF分辨率）测量园筒电容器，电容呈线性率，从0~20mm，每隔1mm测试一点，要求符合工作特性要求。

附表一,介质损耗测试系统主要性能参数一览表

BH916测试装置                                          GDAT高频Q表

平板电容极片 Φ50mm/Φ25.4mm               可选频率范围20KHz-100MHz

                                                                                     20KHz-70MHz

                                                                                     200KHz-160MHz

间距可调范围≥15mm                                 频率指示误差3×10-5±1个字

夹具插头间距25mm±0.01mm                   主电容调节范围30-500/18-220pF

测微杆分辨率0.001mm                               主调电容误差<1%或1pF

夹具损耗角正切值≦4×10-4 （1MHz)          Q测试范围2～1023

硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法GB/T1693-2007

前言

本标准对应于美国材料与试验协会标准ASTMD150:1998《固态电绝缘材料体的AC损耗指数及介电常数(电介质一定)的测定方法》,与ASTM D150:1998的一致性程度为非等效。

本标准代替GB/T1694-1981《硫化橡胶高频介电常数和介质损耗角正切值的测定方法》和GB/T 1693-1981《硫化橡胶工频介电常数和介质损耗角正切值的测定方法》。

本标准与标准GB/T 1693-1981和GB/T 1694-1981相比主要内容变化如下:

一增加了前言;

一-增加了警示语(本版的标题后);

一增加了规范性引用文件(本版第2章);

一-增加了术语和定义(本版第3章);

一一对试样的厚度进行了修改(1981年版的2.1;本版的6.1);

一对电容的测量精度进行了修改(1981年版的3.2.1;本版的5.2.1.1.2);

-一增加了资料性附录A、附录B。

本标准的附录A、附录B为资料性附录。

硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法

警告:使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。

1范围

本标准规定了介电幸数和介质损耗角正切值的两种测定方法。方法A为工频(50Hz)下的测定方法,方法B为高频电场下的测定方法。

本标准适用于硫化橡胶。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘箱的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准，

GB/T2941橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序(GB/T 2941-2006.1SO 23529:2004.IDT

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

介质损耗dielectric loss

绝缘材料在电物作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。

3.2

损耗角&loss angle &

在交变电场下.电介质内流过的电流向量和电压向证之间的夹角(功本因数角们的余角(8)。

3.3

损耗角正切 tanà loss tangeot 8

介质损耗因数dielectric loss Tactor

介质损耗角正切值。

3.4

介电常数Edielectric constant

绝缘材料在电场作用下产生极化,电容器极板间有电介质存在时的电容量C、与同样形状和尺寸的真空电容量C之比。

注，不同试样,不同电极的真空电容和边维校正的计贷参见附录A.

4测试电极

4.1电极材料

4.2电极尺寸

4.2.1板状试样电极

4.2.1.1 方法A:板状电极尺寸见表2,电极如围1所示，

4.2.1.2方法B:采用二电极系统，电极尺寸大小与试样尺寸相等,或电极小于试样尺寸。板状试样电极直径为38.0 mm±0.1 mm,950.0 mm±0.1 mm.70.0 mm士0.1mm。4.2.2管状试样电极4.2.2.1 方法A:管状试样电极尺寸见表3.电极如图2所示。

4.3 电极装置

在进行高频测试时,根据测试频率与测试要求可用支架电极(如图4),当频率大于或等于1MHz且小于10MHz时,宜用测微电极(如图5);当频率大于或等于10MHi时,应用测微电极，

5.1.2 测量范围

損耗角正切(anò);0.001~1;电容(C):40 pF-2 000 pF.

5.1.3电桥测量误差

测量时误差不超过10%，当试样 tanB小于0.001时海量误差不超过0.0001.电容的测量误差不超过5%,标准电容器的tan 应小于 0.0001。

5.1.4 电桥必须有良好的屏蔽接地装置，

5.2方法B

5.2.1方法B的测试仪器有两种,一种是造振升商法(Q表),另一种是变电钠法，5.2.1.1谐振开高法(Q表)

其测试原理图如图7所示，

5.2.1.1.1测量范图

频率为50 Hz~50 MHz,电容 40 pF-500 pF.Q值10~600.5.2.1.1.2测量误差

电容误差:±(0.5%C+0.1pF),Q值±10%;有关仪器的测量误差均为±10%。5.2.1.2变电销法

其测试原理图如围8所示。

试样

6.1试样尺寸

6.1.1 方法A试样尺寸见表4.

6.2样的制备

试样的制备应符合GB/T 2941的规定.也可以在符合试样厚度尺寸的胶板上用旋转藏刀进行裁切,制样方法的不同,其试验结果无可比性。

6.3试样数量

试样的数量不少于3个。

7硫化与试验之间的时间间隔

试样在硫化与试验之间的时间问隔按GB/T 2941的规定执行。

8试验条件

8.1试样表面应清洁,平滑,无裂纹、气泡和杂质等,试样表面应用慈有无水乙醇的布擦洗，

8.2试样应在标准实验室温度及湿度下至少调节24h。

8.3 当试样处理有特殊要求时,可按其产品标准规定的进行。

9试验步骤

9.1方法A

9.1.1试验电压为1000V-3000V,一般情况下为1000V,电源频率为50 Hz.9.1.2按设备说明书正确的连接。

9，1.3接通电源预热30min。

9.1.4 将试样接人电桥-C,的桥臂中,加上试验电压,根据电桥使用方法进行平衡，读取R。和tans 或C.的值.

9.2 方法B谐振升高法(Q表法)

9.2.1按照Q表的操作规程调整仪器,选定测量频率,测定C和Q的值.9.2.2将试样放入测试电极中,并调节电容器C.,使电路谐振,达到最大Q值记下调诺电容量C,和的值

9.2.3 将试样从测试电极中取出,调节C,或测试电极的距离,使电路重新谐振,记下C,或测试电极的校正电容值与Q值,并根据测试值计算出损耗角tand与介电常数e.9.2.4其他高频测试仪器按其说明书进行操作,通过测试值计算出捐耗角 tanò 和介电常数e.

10试验结果

10.1 方法A

10.1.1介质损耗角正切值(tand)可在电桥上直接读数,按式(1)进行计算:

tan8 - 2*fR,C,x10-

.-. --- ... .. ..*...--====(1)

式中:

#---3.14;

f-一频率50 Hz1

R.-一固定电阻阻值,单位为欧姆(Ω):

C.-一可变电容值,单位为微法(μF)。

10.1.2介电常数(e)的计算见表6。

10.2

<s

应用领域：

介电常数介质损耗测试仪的应用领域可分为以下方向：

一、介电常数介质损耗测试仪材料研发与性能优化

‌新型材料开发‌：评估陶瓷、聚合物、纳米复合材料等的极化机制与能量损耗特性，指导配方优化（如高聚物通过调整ε值提升耐高温性能）。

‌老化与失效分析‌：监测材料在温度、湿度变化下的介电性能演变（如高温下介电常数的非线性变化）。

‌食品与农业科学‌：通过介电常数间接检测果蔬含水率、发酵程度，或优化食品干燥、杀菌工艺参数。

二、介电常数介质损耗测试仪电子与电力工业

‌电容器与绝缘材料‌：测试聚丙烯薄膜（ε≈2.3）、电解液等介质的介电常数与损耗因数（tanδ<0.005），确保电容器储能效率和稳定性。

‌高压设备安全评估‌：检测变压器油、绝缘纸的介质损耗角正切值（tanδ），预防绝缘击穿风险。

‌电子元器件制造‌：评估液晶材料、半导体封装材料的介电性能，优化显示响应速度或器件可靠性。

三、介电常数介质损耗测试仪通信与航空航天

‌射频与微波材料‌：优化微波基板（如Rogers材料ε≈3.3-6.6）、天线材料的介电常数，提升高频信号传输效率。

‌环境适应性‌：测试航天器隔热材料、航空复合材料在真空或高辐射环境下的介电稳定性。

四、介电常数介质损耗测试仪工业质检与生产控制

‌化工与石油行业‌：检测有机溶剂、聚合物溶液的介电常数，优化涂料干燥性能或油品绝缘等级。

‌汽车与能源设备‌：评估电池隔膜、燃料电池电解质的介电特性，确保充放电效率与安全性。

‌建筑与土木工程‌：通过介电常数反演路基压实度或监测混凝土结构中的水分分布。

五、介电常数介质损耗测试仪跨领域创新应用

‌环境监测‌：利用土壤介电特性分析水土污染程度或预测地质灾害（如岩石介电异常与地震关联性）。

‌医疗与生物工程‌：研究生物组织或材料的介电响应特性，辅助开发新型传感器或诊断设备。

六、介电常数介质损耗测试仪技术扩展方向

‌高频电路设计‌：结合阻抗测试（EIS）分析PCB基板材料的介电常数与信号完整性关系。

‌储能材料开发‌：通过介电常数优化聚合物基复合材料，提升超级电容器能量密度。

七、介电常数介质损耗测试仪材料性能评估

‌介电参数测量‌：用于精确测定材料的介电常数（ε）和介质损耗角正切值（tanδ），为评估绝缘材料、陶瓷、复合材料等电学特性提供核心数据。

‌性能优化支持‌：通过分析介电参数与材料微观结构的关系，指导改进材料配方及生产工艺，提升耐压、绝缘或高频适应性等性能。

八、介电常数介质损耗测试仪行业应用场景

‌电力与电子工业‌：检测电力设备绝缘材料（如电缆、变压器套管）的介电性能，保障电网安全运行；评估电子元器件基板材料的信号传输稳定性。

‌科研与教育‌：作为高校、科研机构实验室的基础设备，用于新型功能材料（如微波介质陶瓷、高分子复合材料）的研发及教学实验。

‌工业质检‌：在陶瓷电容器制造、高频通信材料生产等领域，用于产品出厂前的介电性能合规性检测。

九、介电常数介质损耗测试仪扩展功能应用

‌多参数测量‌：部分型号可同步测量电容、电感、Q值等参数，支持对电路元件特性及高频传输线阻抗的全面分析。

‌宽频段适用‌：通过谐振法（MHz级）或传输线法（GHz级）等不同原理，满足从低频绝缘材料到高频微波基板的多场景测试需求。

技术特征示例典型设备如GDAT，BQS系列，支持17-240pF电容调节、1pF-25nF直接测量及1-1023的Q值范围，具备自动换档和数字频率锁定功能，确保在10kV高压下仍能保持±0.5%的测量精度