絕緣材料高頻介電常數測試儀

GB/T1409測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻

（包括米波波長(cháng)在內）

下電容率和介質(zhì)損耗因數的推薦方法

1、范圍

本標準規定了在15Hz?300MHz的頻率范圍內測量電容率、介質(zhì)損耗因數的方法，并由此計算某些數值，如損耗指數。本標準中所敘述的某些方法，也能用于其他頻率下測量。

本標準適用于測量液體、易熔材料以及固體材料。測試結果與某些物理條件有關(guān)，例如頻率、溫度、濕度，在特殊情況下也與電場(chǎng)強度有關(guān)。

有時(shí)在超過(guò)1000V的電壓下試驗，則會(huì )引起一些與電容率和介質(zhì)損耗因數無(wú)關(guān)的效應，對此不予論述。

2、規范性引用文件

下列文件中的條款通過(guò)本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件，其新版本適用于本標準。

IEC60247:1978  液體絕緣材料相對電容率、介質(zhì)損耗因數和直流電阻率的測量

3、術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標準。

3.1

相對電容率relative permittivity

ε _r

電容器的電極之間及電極周?chē)目臻g全部充以絕緣材料時(shí)，其電容C_x與同樣電極構形的真空電容C_o之比；

 ……………………………（1）

式中；

ε_r——相對電容率;

C_x——充有絕緣材料時(shí)電容器的電極電容；

C_o——真空中電容器的電極電容。

在標準大氣壓下，不含二氧化碳的干燥空氣的相對電容率ε _r等于1.00053，因此，用這種電極構形在空氣中的電容C_x來(lái)代替C_o測量相對電容率ε_r時(shí)，也有足夠的精確度。

在一個(gè)測量系統中，絕緣材料的電容率是在該系統中絕緣材料的相對電容率ε_r與真空電氣常數ε_r的乘積。

在SI制中，電容率用法/米（F/m）表示。而且，在SI單位中，電氣常數ε_r，為：……………………………（2）

在本標準中，用皮法和厘米來(lái)計算電容，真空電氣常數為:ε₀=0.088 54 pF/cm

3.2

介質(zhì)損耗角dielectric loss angle

δ

由絕緣材料作為介質(zhì)的電容器上所施加的電壓與由此而產(chǎn)生的電流之間的相位差的余角。

3.3

介質(zhì)損耗因數^1） dielectric dissipation factor

tanδ

損耗角δ的正切。

3.4

[介質(zhì)]損耗指數 [dielectric] loss index

ε''_r

該材料的損耗因數tanδ與相對電容率ε_r的乘積。

3.5

復相對電容率 complex relative permittivity

ε_r

由相對電容率和損耗指數結合而得到的：

式中：

ε_r——復相對電容率；

ε''_r——損耗指數；

ε'_r、ε_r——相對電容率；

tanδ——介質(zhì)損耗因數。

注：有損耗的電容器在任何給定的頻率下能用電容C_s和電阻R_s的串聯(lián)電路表示，或用電容C_P和電阻R_P（或電導C_P）并聯(lián)電路表示。

并聯(lián)等值電路                            串聯(lián)等值電路

式中：

C_s——串聯(lián)電容；

R_s——串聯(lián)電阻；

1）有些國家用“損耗角正切"來(lái)表示“介質(zhì)損耗因數"，因為損耗的測量結果是用損耗角的正切來(lái)報告的。

C_P——并聯(lián)電容；

R_P——并聯(lián)電阻。

雖然以并聯(lián)電路表示一個(gè)具有介質(zhì)損耗的絕緣材料通常是合適的，但在單一頻率下，有時(shí)也需要以電容C_s和電阻R_s的串聯(lián)電路來(lái)表示。

串聯(lián)元件與并聯(lián)元件之間，成立下列關(guān)系：

式（9）、（10）、（11）中：C_s、R_s、C_P、R_P、tanδ同式（7）、（8）。

無(wú)論串聯(lián)表示法還是并聯(lián)表示法，其介質(zhì)損耗因數tanδ是相等的。

假如測量電路依據串聯(lián)元件來(lái)產(chǎn)生結果，且tanδ太大而在式（9）中不能被忽略，則在計算電容率前必須先計算并聯(lián)電容。

本標準中的計算和測量是根據電流（ω=πf）正弦波形作出的。

4、電氣絕緣材料的性能和用途

4.1電介質(zhì)的用途

電介質(zhì)一般被用在兩個(gè)不同的方面：

用作電氣回路元件的支撐，并且使元件對地絕緣及元件之間相互絕緣；

用作電容器介質(zhì)。

4.2影響介電性能的因素

下面分別討論頻率、溫度、濕度和電氣強度對介電性能的影響。

4.2.1頻率

因為只有少數材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內它們的ε_r和tanδ幾乎是恒定的，且被用作工程電介質(zhì)材料，然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測量其介質(zhì)損耗因數和電容率。

電容率和介質(zhì)損耗因數的變化是由于介質(zhì)極化和電導而產(chǎn)生，重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導致的界面極化所引起的。

4.2.2溫度

損耗指數在一個(gè)頻率下可以出現一個(gè)zui大值，這個(gè)頻率值與電介質(zhì)材料的溫度有關(guān)。介質(zhì)損耗因數和電容率的溫度系數可以是正的或負的，這取決于在測量溫度下的介質(zhì)損耗指數zui大值位置。

4.2.3濕度

極化的程度隨水分的吸收量或電介質(zhì)材料表面水膜的形成而增加，其結果使電容率、介質(zhì)損耗因數和直流電導率增大。因此試驗前和試驗時(shí)對環(huán)境濕度進(jìn)行控制是*的。

注：濕度的顯著(zhù)影響常常發(fā)生在1MHz以下及微波頻率范圍內。

4.2.4電場(chǎng)強度

存在界面極化時(shí)，自由離子的數目隨電場(chǎng)強度增大而增加，其損耗指數zui大值的大小和位置也隨此而變。

在較高的頻率下，只要電介質(zhì)中不出現局部放電，電容率和介質(zhì)損耗因數與電場(chǎng)強度無(wú)關(guān)。

5、試樣和電極

5.1固體絕緣材料

5.1.1試樣的幾何形狀

測定材料的電容率和介質(zhì)損耗因數，采用板狀試樣，也可采用管狀試樣。

在測定電容率需要較高精度時(shí)，zui大的誤差來(lái)自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚度應足夠大，以滿(mǎn)足測量所需要的精確度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點(diǎn)間厚度的變化。對1%的精確度來(lái)講，1.5mm的厚度就足夠了，但是對于更高精確度，是采用較厚的試樣，例如6mm?12mm。測量厚度必須使測量點(diǎn)有規則地分布在整個(gè)試樣表面上，且厚度均勻度在±1%內。如果材料的密度是已知的，則可用稱(chēng)量法測定厚度。選取試樣的面積時(shí)應能提供滿(mǎn)足精度要求的試樣電容。測量10pF的電容時(shí)，使用有良好屏蔽保護的儀器。由于現有儀器的極限分辨能力約1pF，因此試樣應薄些，直徑為10cm或更大些。

需要測低損耗因數值時(shí)，很重要的一點(diǎn)是導線(xiàn)串聯(lián)電阻引人的損耗要盡可能地小，即被測電容和該電阻的乘積要盡可能小。同樣，被測電容對總電容的比值要盡可能地大。*點(diǎn)表示導線(xiàn)電阻要盡可能低及試樣電容要小,第二點(diǎn)表示接有試樣橋臂的總電容要盡可能小，且試樣電容要大。因此試樣電容取值為20pF，在測量回路中，與試樣并聯(lián)的電容不應大于約5pF，

5.1.2電極系統

5.1.2.1加到試樣上的電極

電極可選用5.1.3中任意一種。如果不用保護環(huán)，而且試樣上下的兩個(gè)電極難以對齊時(shí)，其中一個(gè)電極應比另一個(gè)電極大些。已經(jīng)加有電極的試樣應放置在兩個(gè)金屬電極之間，這兩個(gè)金屬電極要比試樣上的電極稍小些。對于平板形和圓柱形這兩種不同電極結構的電容計算公式以及邊緣電容近似計算的經(jīng)驗公式由表1給出。

對于介質(zhì)損耗因數的測量，這種類(lèi)型的電極在高頻下不能滿(mǎn)足要求，除非試樣的表面和金屬板都非常平整。圖1所示的電極系統也要求試樣厚度均勻。.

5.1.2.2試樣上不加電極

表面電導率很低的試樣可以不加電極而將試樣插入電極系統中測量，在這個(gè)電極系統中，試樣的一側或兩側有一個(gè)充滿(mǎn)空氣或液體的間隙。

平板電極或圓柱形電極結構的電容計算公式由表3給出。

下面兩種型式的電極裝置特別合適.

5.1.2.2.1空氣填充測微計電極

當試樣插入和不插人時(shí)，電容都能調節到同一個(gè)值，不需進(jìn)行測量系統的電氣校正就能測定電容率。電極系統中可包括保護電極。

5.1.2.2.2流體排出法

在電容率近似等于試樣的電容率，而介質(zhì)損耗因數可以忽略的一種液體內進(jìn)行測量，這種測量與試樣厚度測量的精度關(guān)系不大。當相繼采用兩種流體時(shí)，試樣厚度和電極系統的尺寸可以從計算公式中消去。

試樣為與試驗池電極直徑相同的圓片，或對測微計電極來(lái)說(shuō)，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應忽略不計。在測微計電極中，為了忽略邊緣效應，試樣直徑約比測微計電極直徑小兩倍的試樣厚度。

5.1.2.3邊緣效應

為了避免邊緣效應引起電容率的測量誤差，電極系統可加上保護電極。保護電極的寬度應至少為兩倍的試樣厚度，保護電極和主電極之間的間隙應比試樣厚度小。假如不能用保護環(huán)，通常需對邊緣電容進(jìn)行修正，表1給出了近似計算公式。這些公式是經(jīng)驗公式，只適用于規定的幾種特定的試樣形狀。

此外，在一個(gè)合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護環(huán)和無(wú)保護環(huán)的（比較）測量來(lái)獲得，用所得到的邊緣電容修正其他頻率和溫度下的電容也可滿(mǎn)足精度要求。

5.1.3構成電極的材料

5.1.3.1金屬箔電極

用極少量的硅脂或其他合適的低損耗粘合劑將金屬箔貼在試樣上。金屬箔可以是純錫或鉛，也可以是這些金屬的合金，其厚度zui大為100μm，也可使用厚度小于10μm的鋁箔。但是，鋁箔在較高溫度

下易形成一層電絕緣的氧化膜，這層氧化膜會(huì )影響測量結果，此時(shí)可使用金箔。

5.1.3.2燒熔金屬電極

燒熔金屬電極適用于玻璃、云母和陶瓷等材料，銀是普遍使用的，但是在高溫或高濕下，采用金。

5.1.3.3噴鍍金屬電極

鋅或銅電極可以噴鍍在試樣上，它們能直接在粗糙的表面上成膜。這種電極還能?chē)娫诓忌?，因為它們不穿透非常小的孔眼?/span>

5.1.3.4陰極蒸發(fā)或高真空蒸發(fā)金屬電極

假如處理結果既不改變也不破壞絕緣材料的性能，而且材料承受高真空時(shí)也不過(guò)度逸出氣體，則本方法是可以采用的。這一類(lèi)電極的邊緣應界限分明。

5.1.3.5汞電極和其他液體金屬電極

把試樣夾在兩塊互相配合好的凹模之間，凹模中充有液體金屬，該液體金屬必須是純凈的。汞電極不能用于高溫，即使在室溫下用時(shí)，也應采取措施，這是因為它的蒸氣是有毒的。

伍德合金和其他低熔點(diǎn)合金能代替汞。但是這些合金通常含有鎘，鎘象汞一樣，也是毒性元素。這些合金只有在良好抽風(fēng)的房間或在抽風(fēng)柜中才能用于100℃以上，且操作人員應知道可能產(chǎn)生的健康危害。

5.1.3.6導電漆

無(wú)論是氣干或低溫烘干的高電導率的銀漆都可用作電極材料。因為此種電極是多孔的，可透過(guò)濕氣，能使試樣的條件處理在涂上電極后進(jìn)行，對研究濕度的影響時(shí)特別有用。此種電極的缺點(diǎn)是試樣涂上銀漆后不能馬上進(jìn)行試驗，通常要求12h以上的氣干或低溫烘干時(shí)間，以便去除所有的微量溶劑，否則，溶劑可使電容率和介質(zhì)損耗因數增加。同時(shí)應注意漆中的溶劑對試樣應沒(méi)有持久的影響。

要使用刷漆法做到邊緣界限分明的電極較困難，但使用壓板或壓敏材料遮框噴漆可克服此局限。但在的頻率下，因銀漆電極的電導率會(huì )非常低，此時(shí)則不能使用。

5.1.3.7石墨

一般不推薦使用石墨，但是有時(shí)候也可采用，特別是在較低的頻率下。石墨的電阻會(huì )引起損耗的顯著(zhù)增大，若采用石墨懸浮液制成電極，則石墨還會(huì )穿透試樣。

5.1.4電極的選擇

5.1.4.1板狀試樣

考慮下面兩點(diǎn)很重要：

a）不加電極，測量時(shí)快而方便，并可避免由于試樣和電極間的不良接觸而引起的誤差。

b）若試樣上是加電極的，由測量試樣厚度h時(shí)的相對誤差△h/h所引起的相對電容率的相對誤差△ε_r/ε_r可由下式得到：

……………………………（12）

式中：

△ε_r——相對電容率的偏差；

ε_r——相對電容率；

h——試樣厚度； 

Ah——試樣厚度的偏差。

若試樣上加電極，且試樣放在有固定距離S>h的兩個(gè)電極之間，這時(shí)

 ……………………………（13）

式中：

△ε_r、ε_r、h同式（12）。

ε_r——試樣浸入所用流體的相對電容率，對于在空氣中的測量則ε_r等于1。

對于相對電容率為10以上的無(wú)孔材料，可采用沉積金屬電極。對于這些材料，電極應覆蓋在試樣的整個(gè)表面上，并且不用保護電極。對于相對電容率在3?10之間的材料，能給出zui高精度的電極是金屬箔、汞或沉積金屬，選擇這些電極時(shí)要注意適合材料的性能。若厚度的測量能達到足夠精度時(shí)，試樣上不加電極的方法方便而更可取。假如有一種合適的流體，它的相對電容率已知或者能很準確地測出，則采用流體排出法是的。

5.1.4.2管狀試樣

對管狀試樣而言，合適的電極系統將取決于它的電容率、管壁厚度、直徑和所要求的測量精度。一般情況下，電極系統應為一個(gè)內電極和一個(gè)稍為窄一些的外電極和外電極兩端的保護電極組成，外電極和保護電極之間的間隙應比管壁厚度小。對小直徑和中等直徑的管狀試樣，外表面可加三條箔帶或沉積金屬帶，中間一條用作為外電極（測量電極），兩端各有一條用作保護電極。內電極可用汞，沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸。

高電容率的管狀試樣，其內電極和外電極可以伸展到管狀試樣的全部長(cháng)度上，可以不用保護電極。

大直徑的管狀或圓筒形試樣，其電極系統可以是圓形或矩形的搭接，并且只對管的部分圓周進(jìn)行試驗。這種試樣可按板狀試樣對待，金屬箔、沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸內電極與金屬箔或沉積金屬膜的外電極和保護電極一起使用。如采用金屬箔做內電極，為了保證電極和試樣之間的良好接觸，需在管內采用一個(gè)彈性的可膨脹的夾具。

對于非常準確的測量，在厚度的測量能達到足夠的精度時(shí)，可采用試樣上不加電極的系統。對于相對電容率ε_r不超過(guò)10的管狀試樣，較方便的電極是用金屬箔、汞或沉積金屬膜。相對電容率在10以上的管狀試樣，應采用沉積金屬膜電極；瓷管上可采用燒熔金屬電極。電極可像帶材一樣包覆在管狀試樣的全部圓周或部分圓周上。

5.2液體絕緣材料

5.2.1試驗池的設計

對于低介質(zhì)損耗因數的待測液體，電極系統重要的特點(diǎn)是：容易清洗、再裝配（必要時(shí)）和灌注液體時(shí)不移動(dòng)電極的相對位置。此外還應注意：液體需要量少，電極材料不影響液體，液體也不影響電極材料，溫度易于控制，端點(diǎn)和接線(xiàn)能適當地屏蔽；支撐電極的絕緣支架應不浸沉在液體中，還有，試驗池不應含有太短的爬電距離和尖銳的邊緣，否則能影響測量精度。

滿(mǎn)足上述要求的試驗池見(jiàn)圖2?圖4。電極是不銹鋼的，用硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃作絕緣，圖2和圖3所示的試驗池也可用作電阻率的測定，1EC 60247:1978對此已詳細敘述。

由于有些液體如氯化物，其介質(zhì)損耗因數與電極材料有明顯的關(guān)系，不銹鋼電極不總是合適的。有時(shí)，用鋁和杜拉鋁制成的電極能得到比較穩定的結果。

5.2.2試驗池的準備

應用一種或幾種合適的溶劑來(lái)清洗試驗池，或用不含有不穩定化合物的溶劑多次清洗?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)試驗方法檢查其純度，或通過(guò)一個(gè)已知的低電容率和介質(zhì)損耗因數的液體試樣測量的結果來(lái)確定。3試驗池試驗幾種類(lèi)型的絕緣液體時(shí)，若單獨使用溶劑不能去除污物，可用一種柔和的擦凈劑和水來(lái)清潔試驗池的表面。若使用一系列溶劑清洗時(shí)則后要用zui大沸點(diǎn)低于100°C的分析級的石油醚來(lái)再次清洗，或者用任一種對一個(gè)已知低電容率和介質(zhì)損耗因數的液體測量能給出正確值的溶劑來(lái)清洗，并且這種溶劑在化學(xué)性質(zhì)上與被試液體應是相似的。推薦使用下述方法進(jìn)行清洗。

試驗池應全部拆開(kāi)，地清洗各部件，用瑢劑回流的方法或放在未使用溶劑中攪動(dòng)反復洗滌方法均可去除各部件上的溶劑并放在清潔的烘箱中，在110℃左右的溫度下烘干30min。

待試驗池的各部件冷卻到室溫，再重新裝配起來(lái)。池內應注人一些待試的液體，停幾分鐘后，倒出此液體再重新倒人待試液體，此時(shí)絕緣支架不應被液體弄濕。

在上述各步驟中，各部件可用干凈的鉤針或鉗子巧妙地處理，以使試驗池有效的內表面不與手接觸。

注1:在同種質(zhì)量油的常規試驗中，上面所說(shuō)的淸洗步驟可以代之為在每一次試驗后用沒(méi)有殘留紙屑的干紙簡(jiǎn)單地擦擦試驗池。

注2:采用溶劑時(shí)，有些溶劑特別是苯、四氧化碳、甲苯、二甲苯是有毒的，所以要注意防火及毒性對人體的影響，此外，氧化物溶劑受光作用會(huì )分解。

5.2.3試驗池的校正

當需要高精度測定液體電介質(zhì)的相對電容率時(shí)，應首先用一種已知相對電容率的校正液體（如苯）來(lái)測定“電極常數'。

“電極常數"C。的確定按式（14）:

 ……………………………（14）

式中：

C_c——電極常數；

C_o——空氣中電極裝置的電容；

C_n——充有校正液體時(shí)電極裝置的電容；

ε_n——校正液體的相對電容率。

從C。和C_c的差值可求得校正電容C_g

 ……………………………（15）……………………………（16）

并按照公式

來(lái)計算液體未知相對電容率ε_x。

式中：

C_g——校正電容；

C_o——空氣中電極裝置的電容；

C_c——電極常數|

C_x——電極裝置充有被試液體時(shí)的電容；

ε_x——液體的相對電容率。

假如C_o、C_n和C_x值是在ε_n是已知的某一相同溫度下測定的，則可求得zui高精度的ε_x值。

采用上述方法測定液體電介質(zhì)的相對電容率時(shí)，可保證其測得結果有足夠的精度，因為它消除了由于寄生電容或電極間隙數值的不準確測量所引起的誤差。

6、測置方法的選擇

測量電容率和介質(zhì)損耗因數的方法可分成兩種：零點(diǎn)指示法和諧振法。

6.1零點(diǎn)指示法適用于頻率不超過(guò)50MHz時(shí)的測量。測量電容率和介質(zhì)損耗因數可用替代法；也就是在接入試樣和不接試樣兩種狀態(tài)下，調節回路的一個(gè)臂使電橋平衡。通?；芈凡捎梦髁蛛姌?、變壓器電橋（也就是互感耦合比例臂電橋）和并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò )。變壓器電橋的優(yōu)點(diǎn)：采用保護電極不需任何外加附件或過(guò)多操作，就可采用保護電極；它沒(méi)有其他網(wǎng)絡(luò )的缺點(diǎn)。

6.2諧振法適用于10kHz?幾百MHz的頻率范圍內的測量。該方法為替代法測量，常用的是變電抗法。但該方法不適合采用保護電極。

注：典型的電橋和電路示例見(jiàn)附錄。附錄中所舉的例子自然是不全面的，敘述電橋和測量方法報導見(jiàn)有關(guān)文獻和該種儀器的原理說(shuō)明書(shū)。

7、試驗步驟

7.1試樣的制備

試樣應從固體材料上截取，為了滿(mǎn)足要求，應按相關(guān)的標準方法的要求來(lái)制備。

應精確地測量厚度，使偏差在±（0.2%土0.005mm）以?xún)?，測量點(diǎn)應均勻地分布在試樣表面。必要時(shí)，應測其有效面積。

7.2條件處理

條件處理應按相關(guān)規范規定進(jìn)行。

7.3測量

電氣測量按本標準或所使用的儀器（電橋）制造商推薦的標準及相應的方法進(jìn)行。

在1MHz或更高頻率下，必須減小接線(xiàn)的電感對測量結果的影響。此時(shí)，可采用同軸接線(xiàn)系統（見(jiàn)圖1所示），當用變電抗法測量時(shí)，應提供一個(gè)固定微調電容器。

8、結果

8.1相對電容率ε_r

試樣加有保護電極時(shí)其相對電容率ε_r可按公式（1）計算，沒(méi)有保護電極時(shí)試樣的被測電容C'_x包括了一個(gè)微小的邊緣電容C_e，其相對電容率為：

 ……………………………（17）

式中：

ε_r——相對電容率；

C'_x——沒(méi)有保護電極時(shí)試樣的電容；

C_e——邊緣電容;

C_o——法向極間電容；

C_o和C_e能從表1計算得來(lái)。

必要時(shí)應對試樣的對地電容、開(kāi)關(guān)觸頭之間的電容及等值串聯(lián)和并聯(lián)電容之間的差值進(jìn)行校正。

測微計電極間或不接觸電極間被測試樣的相對電容率可按表2、表3中相應的公式計算得來(lái)。

8.2介質(zhì)損耗因數tanδ

介質(zhì)損耗因數tanδ按照所用的測量裝置給定的公式，根據測出的數值來(lái)計算。

8.3精度要求

在第5章和附錄A中所規定的精度是：電容率精度為±1%，介質(zhì)損耗因數的精度為±（5%±0.0005）。這些精度至少取決于三個(gè)因素：即電容和介質(zhì)損耗因數的實(shí)測精度；所用電極裝置引起的這些量的校正精度；極間法向真空電容的計算精度（見(jiàn)表1）。

在較低頻率下，電容的測量精度能達±（0.1%土0.02pF），介質(zhì)損耗因數的測量精度能達±（2%±0.00005）。在較高頻率下，其誤差增大，電容的測量精度為±（0.5%±0，1PF），介質(zhì)損耗因數的測量精度為±（2%±0.0002）。

對于帶有保護電極的試樣，其測量精度只考慮極間法向真空電容時(shí)有計算誤差。但由被保護電極和保護電極之間的間隙太寬而引起的誤差通常大到百分之零點(diǎn)幾，而校正只能計算到其本身值的百分乏幾。如果試樣厚度的測量能精確到±0.005mm，則對平均厚度為1.6mm的試樣，其厚度測量誤差能達到百分之零點(diǎn)幾。圓形試樣的直徑能測定到±0.1%的精度，但它是以平方的形式引人誤差的，綜合這些因素，極間法向真空電容的測量誤差為±0.5%。

對表面加有電極的試樣的電容，若采用測微計電極測量時(shí)，只要試樣直徑比測微計電極足夠小，則只需要進(jìn)行極間法向電容的修正。采用其他的一些方法來(lái)測量?jì)呻姌O試樣時(shí)，邊緣電容和對地電容的計算將帶來(lái)一些誤差，因為它們的誤差都可達到試樣電容的2%?40%。根據目前有關(guān)這些電容資料，計算邊緣電容的誤差為10%，計算對地電容的誤差為因此帶來(lái)總的誤差是百分之幾十到百分之幾。當電極不接地時(shí)，對地電容誤差可大大減小。

采用測微計電極時(shí)，數量級是0.03的介質(zhì)損耗因數可測到真值的±0.0003，數量級0.0002的介質(zhì)損耗因數可測到真值的±0.00005介質(zhì)損耗因數的范圍通常是0.0001?0.1，但也可擴展到0.1以上。頻率在10MHz和20MHz之間時(shí)，有可能檢測出0.00002的介質(zhì)損耗因數。1?5的相對電容率可測到其真值的±2%，該精度不僅受到計算極間法向真空電容測量精度的限制，也受到測微計電極系統誤差的限制。

9、試驗報告

試驗報告中應給出下列相關(guān)內容：

絕緣材料的型號名稱(chēng)及種類(lèi)、供貨形式、取樣方法、試樣的形狀及尺寸和取樣日期（并注明試樣厚度和試樣在與電極接觸的表面進(jìn)行處理的情況）；

試樣條件處理的方法和處理時(shí)間；

電極裝置類(lèi)型，若有加在試樣上的電極應注明其類(lèi)型；

測量?jì)x器；

試驗時(shí)的溫度和相對濕度以及試樣的溫度；

施加的電壓；

施加的頻率；

相對電容率ε_r（平均值）；

介質(zhì)損耗因數tanδ（平均值）；

試驗日期；

相對電容率和介質(zhì)損耗因數值以及由它們計算得到的值如損耗指數和損耗角，必要時(shí)，應給出與溫度和頻率的關(guān)系。

表1  真空電容的計算和邊緣校正

試樣的相對電容率：

其中：

C'_x——電極之間被測的電容；

In——自然對數；

Ig——常用對數。

表2 試樣電容的計算——接觸式測微計電極

表3電容率和介質(zhì)損耗因數的計算——不接觸電極

圖1  用于固體介質(zhì)測量的測微計——電容器裝置

單位為毫米

圖2  液體測量的三電極試驗池示例

注滿(mǎn)試驗池所需的液體量大約15mL

1——溫度計插孔；

2——絕緣子；

3——過(guò)剩液體溢流的兩個(gè)出口。

圖3  測量液體的兩電極試驗池示例

1——溫度計插孔；

2——1mm厚的金屬板；

3——石英玻璃；

4——1mm或2mm的間隙；

5——溫度計插孔

圖4  液體測量的平板兩電極試驗池