GB∕T 31838.6-2021 固體絕緣材料 介電和電阻特性 第6部分：介電特性(AC方法) 相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)(頻率0.1Hz~10MHz)

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ICS17.220.99；29.035.01

CCSK15

中華人民共和國國家標準

GB/T31838.6—2021/IEC62631-2-1：2018

固體絕緣材料介電和電阻特性第6部分：介電特性（AC方法）相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)

(頻率0.1Hz?10MHz)

Solidinsulatingmaterials—Dielectricandresistiveproperties—Part6:Dielectric

properties(ACmethod)—Relativepermittivityanddielectricdissipationfactor

(frequencies0.1Hz?10MHz)

(IEC62631-2-1：2018^Dielectricandresistivepropertiesofsolidinsulating

materials—Part2-1:Relativepermittivityanddissipationfactor—

Technicalfrequencies(0.1Hz?10MHz)—ACMethods,IDT)

2021-05-21發(fā)布

2021-12-01實施

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GB/T31838.6—2021/IEC62631-2-1：2018

目次

tuW I

弓iw n

1翻 1

2規(guī)范性引用文件 1

3術語和定義 1

4試驗方法 2

5試驗程序 9

6報告 10

7重復性和再現(xiàn)性 10

附錄A（資料性）基本測量 11

參考t獻 14

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本文件按照GB/T1.1—2020（（標準化工作導則第1部分:標準化文件的結(jié)構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。

以下部分：

一第1部分：總則；一第2部分：電阻特性（DC方法）一第3部分：電阻特性（DC方法）一第4部分：電阻特性（DC方法）一第5部分：電阻特性（DC方法）一第6部分:介電特性（AC方法）一第7部分：電阻特性（DC方法）

本文件是GB/T31838（（固體絕緣材料介電和電阻特性》的第6部分。GB/T31838已經(jīng)發(fā)布了

體積電阻和體積電阻率；

表面電阻和表面電阻率；

絕緣電阻；

浸漬和涂層材料的體積電阻和體積電阻率；

相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)（頻率0.1Hz?10MHz）高溫下測量體積電阻和體積電阻率。

本文件使用翻譯法等同采用IEC62631-2-1：2018?固體絕緣材料的介電和電阻特性第2-1部分:相對介電常數(shù)和損耗因數(shù)技術頻率（0.1Hz?10MHz）AC方法》。

與本文件中規(guī)范性引用文件有一致性對應關系的我國文件如下：

一GB/T6672—2001塑料薄膜和薄片厚度測定機械測量法（ISO4593：1993.IDT）；

一GB/T10580—2015固體絕緣材料在試驗前和試驗時采用的標準條件（IEC60212=2010.

IDT）。

本文件做了下列編輯性修改：

一為與現(xiàn)有標準系列一致，將文件名稱改為《固體絕緣材料介電和電阻特性第6部分：介電特性（AC方法）相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)（頻率0.1Hz?10MHz）》；

一為便于理解和實施應用，將IEC62631-2-1:2018中和的“Null方法”修改為“電橋法”；

-由于IEC62631-2-1:2018原文編輯性錯誤，將公式（13）中的er修改為e。。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。

本文件由全國電氣絕緣材料與絕緣系統(tǒng)評定標準化技術委員會（SAC/TC301）歸口。

本文件起草單位：浙江榮泰電工器材有限公司、蘇州巨峰電氣絕緣系統(tǒng)股份有限公司、泰州鈺明新材料有限公司、蘇州太湖電工新材料股份有限公司、廈門弘誠復合材料有限公司、機械工業(yè)北京電工技術經(jīng)濟研究所、浙江博菲電氣股份有限公司、東方電氣集團東方電機有限公司、江蘇中車電機有限公司、中車永濟電機有限公司、廣東明陽電氣股份有限公司、安徽威能電機有限公司、北京福潤達絕緣材料有限責任公司、信承瑞技術有限公司、銅陵精達特種電磁線股份有限公司、無錫江南電纜有限公司、金杯電工電磁線有限公司、桂林賽盟檢測技術有限公司、中國長江三峽集團有限公司。

本文件主要起草人：劉亞麗、陳昊、鄭敏敏、夏宇、郭振巖、朱永明、狄寧宇、井豐喜、張躍、王建良、耿濤、郭獻清、盛海榮、張金鑫、鄒祖冰、王琴、彭春斌、朱志存、匡美周、戴繼文、趙婕。

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介質(zhì)損耗角正切值或介質(zhì)損耗因數(shù)又稱為tanL是衡量絕緣材料質(zhì)量的一個基本參數(shù)。測量電容和損耗角的方法已在工業(yè)上使用100多年。

介質(zhì)損耗因數(shù)（taM）取決于幾個參數(shù)，如電極設計、材料特性、環(huán)境、濕度、溫度、施加電壓，且主要取決于測試頻率，測試設備的精度和應用于試樣上的其他參數(shù)。

頻率范圍是有限的，這取決于測試單元和電極設計、樣品和連接導線的尺寸。因此，在本文件中，所使用頻率的參數(shù)限制在0.1Hz?10MHz的極低頻（VLF）范圍內(nèi)。然而，測量儀器可提供更寬的頻率范圍，因此可用的和合適的頻率范圍受到整個測試系統(tǒng)的限制。

GB/T31838提出了固體絕緣材料的介電和電阻特性的測試方法，為用戶測試固體絕緣材料介電和電阻特性提供統(tǒng)一的試樣制備方法和測試程序等。

目前.GB/T31838由七部分構成。

一第1部分：總則。提出影響固體絕緣材料介電和電阻特性測試的因素，指導該文件其他部分的編制。

一第2部分：電阻特性（DC方法）體積電阻和體積電阻率。提出測定固體絕緣材料（不包括浸漬和涂層材料、澆注材料）體積電阻和體積電阻率的試驗方法。

一第3部分：電阻特性（DC方法）表面電阻和表面電阻率。提出測定固體絕緣材料表面電阻和表面電阻率的試驗方法。

一第4部分：電阻特性（DC方法）絕緣電阻。提出測定固體絕緣材料絕緣電阻的試驗方法。一第5部分：電阻特性（DC方法）浸漬和涂層材料的體積電阻和體積電阻率。針對浸漬和涂層類絕緣材料，提出測定體積電阻和體積電阻率的試驗方法。

一第6部分:介電特性（AC方法）相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)（頻率0.1Hz?10MHz）。提出0.1Hz?10MHz頻率下測定固體絕緣材料介電特性的試驗方法。

一第7部分：電阻特定（DC方法）高溫下測量體積電阻和體積電阻率。提出溫度不高于800°C下測定固體絕緣材料體積電阻和體積電阻率的試驗方法。

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固體絕緣材料介電和電阻特性第6部分：介電特性（AC方法）相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)

（頻率0.1Hz?10MHz）

1范圍

本文件描述了0.1Hz?100MHz頻率范圍內(nèi)測定固體絕緣材料介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)特性的試驗方法（AC方法）。

注：本文件主要考慮帶有保護電極的測量裝置系統(tǒng)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

IEC60212固體絕緣材料在試驗前和試驗時采用的標準條件（Standardconditionsforusepriortoandduringthetestingofsolidelectricalinsulatingmaterials）

ISO4593塑料薄膜和薄板機械掃描測定厚度（Plastics—Filmandsheeting—Determinationofthicknessbymechanicalscanning）

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

ISO和IEC中用于本文件中的術語和定義見下列網(wǎng)址：

ISO在線瀏覽平臺：/obp;

IEC電子百科:/。

3.1

電氣絕緣材料electricalinsulatingmaterial

具有可忽略不計的低電導率的固體材料，用于隔離電勢不同的導體部分。

注：術語“電氣絕緣材料”也可指絕緣液體和絕緣氣體。IEC60247包含絕緣液體的內(nèi)容。

3.2

介電特性dielectricproperties

用交流電壓測量出的絕緣材料的綜合性能，包括電容、絕對介電常數(shù)、相對介電常數(shù)、相對復介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)。

3.3

絕對介電常數(shù)absolutepermittivity

電通密度除以電場強度的商。

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3.4

相對介電常數(shù)relativepermittivity

絕對介電常數(shù)與真空介電常數(shù)e。的比值。

3.5

相對復介電常數(shù)relativecomplexpermittivity

穩(wěn)定的正弦場下，以復數(shù)表示的介電常數(shù)。

3.6

介質(zhì)損耗因數(shù)tan5dielectricdissipationfactortan3

損耗角正切值losstangent

復介電常數(shù)的虛部與實部的比值。

3.7

電容capacitance

C

導體間存在電勢差時，導體和電介質(zhì)組成的系統(tǒng)存儲電荷的特性。

3.8

施加電壓voltageapplication

電極間施加的電壓。

注：施加電壓有時稱為電化。

3.9

測量電極measuringelectrodes

貼附于材料表面的或者埋人材料內(nèi)部的導體，與之接觸以測量材料的介電或電阻特性。

注：測量電極的設計取決于試樣和試驗目的。

4試驗方法

4.1通用原理

測量的絕緣材料的介電常數(shù)e是其相對介電常數(shù)和真空介電常數(shù)e。的乘積，可由公式（1）表示:

e=e0Xer （1）

介電常數(shù)以法拉每米（F/m）為單位，真空介電常數(shù)e。具有下值，如公式（2）所示：

e0=8.854187817X10—12F/m （2）

相對介電常數(shù)是絕對介電常數(shù)和真空介電常數(shù)e。的比值。

在恒定電場和足夠低頻率的交變電場情況下，各向同性或準各向同性電介質(zhì)的相對介電常數(shù)等于電容器的電容與真空中相同電極結(jié)構的電容的比值，其中電極之間和電極周圍的空間完全充滿電介質(zhì)。在實際工程中，通常用相對介電常數(shù)表示介電常數(shù)。絕緣材料的相對介電常數(shù)是電容性試樣（電容器）加人到電極間所測得的電容Cx與電極之間為真空時測得的電容Co的比值，如公式（3）所示，其中試樣完全填充兩電極之間的空間：

在標準大氣壓下，不含二氧化碳的干燥空氣的相對介電常數(shù)^等于1.00053。因此在實踐中，空氣中電極結(jié)構的電容Ca通?？纱鍯o來確定相對介電常數(shù)e、，具有足夠的精度。

在穩(wěn)定正弦電場下，相對復介電常數(shù)是以復數(shù)來表示的介電常數(shù)，如公式（4）所示：

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其中e/和e/'為實數(shù)。

注1：復介電常數(shù)e,通常以'和e/，或和tan<?的形式引用。如果e/>e/'，則￡r^e/.稱為相對介電常數(shù)。

注2:e/又稱損耗指數(shù)。

U_

標引序號說明：

8 介質(zhì)損耗角；

（P——施加電壓與產(chǎn)生電流的相位差;

U 施加的電壓；

/——產(chǎn)生的電流；

Io——產(chǎn)生的電流的虛部；

Iw——產(chǎn)生的電流的實部。

圖1介質(zhì)損耗因數(shù)

介質(zhì)損耗因數(shù)taM（損耗角正切值）是復介電常數(shù)虛部與實部的比值，如公式（5）所示:

€r

tan（J=—/

er

k

Cs

CP

標引序號說明：

Rs——串聯(lián)電路中的電阻器；

Cs——串聯(lián)電路中的理想電容器;

R?——并聯(lián)電路中的電容器；

CP——并聯(lián)電路中的理想電容器。

圖2等效電路圖

因此，當固體絕緣材料專門用作電容性試樣（電容器）時，絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)tan^是tt/2弧

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度減去施加電壓與產(chǎn)生電流的相位差P所得角M介質(zhì)損耗角）的正切值（與圖1比較）。介質(zhì)損耗因數(shù)也可用等效電路圖表示，圖中使用理想電容器串聯(lián)或并聯(lián)電阻（見圖2）。此時，有公式（6）、公式（7）和公式（8）。

1

a)CpXRp

Cp__

Csl+tan25

注3:Rs和尺、與絕緣材料的體積和表面電阻沒有直接關系，但受其影響。因此，介質(zhì)損耗因數(shù)也可能受到這些材料電阻特性的影響。

電容C是導體和電介質(zhì)排列的特性，當導體之間存在電勢差時，則允許存儲電荷。

C是電荷量^?與電位差U之比，按公式（9）計算。電容值總是正值。當電荷以庫侖表示并且電勢以伏特表示時，單位為法拉。

這種通用方法描述一般測量的常見值。如果在本文件中描述了特定類型材料的方法，則應使用特定的方法。

測量介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)時應仔細進行，并考慮測量電路的電性能以及材料的特定電性能。注4:進行試驗時，大多數(shù)情況下需要使用高壓，注意防止觸電。

本文件不描述測試儀器和方法的基本原理，相關資料見參考文獻。

4.2電壓源

電壓源應提供穩(wěn)定的正弦電壓。在測量期間，電壓源的電壓值波動應不超過±5%。

電壓波形應近似于正弦波，其正負峰值的幅度差小于2%。

正弦形狀（峰值與r.m.s比值等于7^）的偏差應在±5%范圍內(nèi)。

首選電壓為0.1V、0.5V、10VJOOV、500V、1000V和2000V。

為了在工作電場強度下進行試驗，可使用更高的電壓值，并應在報告中記錄相關的電壓等級。注：當電壓超過特定起始電壓時，局部放電可能會影響測量。在空氣中，電壓低于340V時，不會發(fā)生局部放電。

4.3設備

4.3.1精度

測量設備宜能夠測量與預期材料特性一致的未知介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)，且測量系統(tǒng)的精度應記錄在報告中。

注：用戶可根據(jù)測量結(jié)果需要選擇測量系統(tǒng)精度。

4.3.2試驗方法選擇

概述

測量介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)的方法可分為如下三種：

——電橋法；

一阻抗分析儀法；

——數(shù)字移相法。

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電橋法

對于介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)的測量，可使用平衡電橋替代技術，即在電橋的一個橋臂上接人或不接人試品，調(diào)整橋臂達到平衡。通常使用的電橋有西林電橋、變壓器電橋（即互感耦合比例臂電橋）和并聯(lián)T型電橋。變壓器電橋的優(yōu)點是采取保護電極不需任何外加附件或過多操作，與其他電橋相比沒有缺點。

阻抗分析儀法

很多商用儀器（阻抗分析儀或LCR測試儀）可用于測量。這些儀器將試樣的阻抗確定為測量的電壓和電流矢量之比。矢量包含幅值和相位。通常，在一個或多個固定頻率下確定阻抗，或在頻率范圍內(nèi)掃頻確定阻抗。

大多數(shù)儀器允許使用給定頻率的串聯(lián)或并聯(lián)等效電路將阻抗表示為損耗電容（C.tan5或D）。本文件使用并聯(lián)等效電路。

宜注意以正確方式補償測量導線的影響。為此，通常應對測量導線進行開路和短路補償，在某些情況下還應進行負載補償，不規(guī)則的補償可能會導致測量錯誤。

阻抗分析儀的精度取決于儀器本身的質(zhì)量，但也可能很大程度上取決于測量阻抗（容量）的大小和測量的頻率?？赡苁褂萌魏蝺x器，但儀器的精度應適用于被測材料，并應在報告中說明。

數(shù)字移相法

測量原理以電壓作為基準移相標記，精確記錄標準（基準）電容器和被測試樣的路徑為基礎。使用測量的這些電流之間的移相計算介質(zhì)損耗因數(shù)。

通過高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換，可同時測量正弦電流、電壓的幅值和時間精度?？赏ㄟ^數(shù)字濾波來抑制電流和電壓正弦波的諧波和外部噪聲，例如在時域或頻域中的快速傅里葉變換（FFT）。根據(jù)從數(shù)字電流測量中提取的相移和幅值信息，計算出介質(zhì)損耗因子taM和電容Cx。

為達到介質(zhì)損耗因數(shù)tan5不大于1X101精度的測量結(jié)果，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率宜不小于16位。從安全角度考慮，宜將放置在帶電區(qū)域的測量設備與操作控制單元分離，例如使用光纖分離。4.3.3電極裝置

概述

用于絕緣材料的電極宜為方便實用的材料，可與試樣表面緊密接觸，且不會由于電極電阻或試樣污染而引起明顯的誤差。在試驗條件下，電極材料宜耐腐蝕。電極應與給定形狀和尺寸的適當墊板一起使用。使用兩種不同的電極材料或兩種應用方法可有利于觀察是否引人明顯誤差。

電極尺寸的測量應符合ISO4593的規(guī)定。

注：電極尺寸測量的準確性直接關系到預期試驗結(jié)果的準確性。

對于壓敏試樣，電極施加在試樣上的機械力約為1Pa。也可使用其他機械力，但應在報告中記錄。機械力不宜使試樣承受過大的應力。

保護電極

測試電路的絕緣最好由與被測材料特性相匹配的材料組成。測量誤差可能與下列因素有關：——影響測量容量的電場邊緣效應；

一可能影響介質(zhì)損耗因數(shù)的表面電阻，特別是在低頻時。

使用保護電極可有效改善測量誤差。

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保護電極所構成的保護系統(tǒng)與測量電極形成三電極系統(tǒng)，其基本連接如圖3所示。

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標引序號說明：

1 測量電極；

2——下電極；

3——保護電極（保護環(huán)）；

4 試樣；

d}——電極直徑；

g 電極間隙；

h 試樣厚度。

圖3用于平板型試樣測量的帶保護電極的圓柱形電極系統(tǒng)

表面積A（單位為mm2）等于tt/4乘以電極直徑心與電極間隙g和的平方，見公式（10）。

(10)

7T

A= +BXg)2

因子B是試樣間隙和厚度與介電常數(shù)之比的函數(shù)。公式（10）是假定相對介電常數(shù)er趨近于無窮大。忽略因子B，則公式（11）表示有效面積可能存在的誤差。

AB#i

X100%

(11)

將自身帶有電極的試樣連接在金屬墊襯電極之間，該電極比試樣自帶的電極略小。附錄A給出了用于計算圓盤形或圓柱形電極不同布置方式電容的公式，以及計算此類電極邊緣效應的經(jīng)驗公式。

導電銀漆

某些商用類型的高導電性銀涂料，無論是風干型還是低溫烘烤型，都具有足夠的多孔性，以允許水分擴散，從而可在施加電極之后對試樣進行調(diào)節(jié)。在研究電阻-濕度效應以及隨溫度變化時，這是一個特別有用的特性。但在將導電涂料用作電極材料之前，應確定涂料中的溶劑不會影響試樣的電性能。用細毛刷可獲得相當光滑的保護電極邊緣。然而對于圓形電極，可通過使用針來繪制電極的輪廓圓并用刷子填充封閉區(qū)域獲得更銳利的邊緣。若噴涂電極涂料，可使用夾式面罩。

噴鍍金屬電極

蒸發(fā)或濺射金屬電極能用于材料不受離子轟擊、溫度應力或真空處理影響的場合。

液體電極

使用液體電極，能得到滿意的結(jié)果。上電極的液體宜注人不銹鋼制的限制環(huán)中，每個不銹鋼環(huán)的下邊緣在不接觸液體的那一面宜斜切而成銳邊。圖4給出了液體電極示例。室溫下為液態(tài)的合金適合用

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作液體電極，如鎵、銦和錫等。不宜使用水銀作為液體電極。

3 4 3

12

標引序號說明：

1——測試電壓源；

2 試樣;

3——保護電極；

4——測M電極。

圖4液體電極測量示例

金屬箔

鋁和錫箔是常用金屬箔。通常使用最少量的凡十林、硅脂、油或其他合適的材料作為黏合劑附著在試樣上。

所有黏合材料均可影響測量結(jié)果，宜控制用量。

注：經(jīng)驗表明，硅脂具有足夠低的介電損耗，是十分合適的黏合材料。

管狀試樣

最適合管狀試樣的電極系統(tǒng)取決于其介電常數(shù)、壁厚、直徑以及所需的測量準確度。一般情況下，電極系統(tǒng)應由內(nèi)電極和稍窄的外電極組成，每端都有保護電極。內(nèi)電極外壁和保護電極之間的間隙應小于管壁厚度。對于小直徑和中等直徑的管狀試樣，可在管的外側(cè)施加三個箔帶或熔敷金屬帶，中間帶作為工作外電極，另外兩個箔或熔敷金屬帶，每側(cè)一個，作為保護電極?？墒褂靡簯B(tài)金屬內(nèi)電極、熔敷金屬膜或緊密配合的芯軸。

對于高介電常數(shù)的管狀試樣，內(nèi)電極和外電極可延伸到管的整個長度，并且可免除保護電極。

對于大直徑的管子或圓筒，電極系統(tǒng)可能是圓形的或矩形貼片，僅測試管外圍的一部分。這樣的試樣能視為片狀試樣。金屬箔、熔敷金屬膜或緊配合芯軸的內(nèi)電極與金屬箔或熔敷金屬的外電極和保護電極一起使用。如果使用箔式電極，管內(nèi)可能需要一個靈活的膨脹夾，以確保內(nèi)部電極和試樣之間的良好接觸。

對于相對介電常數(shù)高達10的管狀試樣，最方便的電極是箔或液態(tài)金屬。對于相對介電常數(shù)er大于10的管狀試樣，應使用熔敷金屬電極。對于陶瓷管，應使用燒制電極?？稍谡麄€圓周上或圓周的一部分上施加帶狀電極。

空氣中平行電極（微米級精度）

在插人試樣和不插人試樣的情況下，能將電容調(diào)整為相同值，并且介電常數(shù)測定沒有參考測量系統(tǒng)的電氣校準。

液體替代法

在一種液體中，其介電常數(shù)與試樣的介電常數(shù)幾乎相同，且損耗因數(shù)可忽略不計。此時，與通常相比，試樣厚度的精確測量已不重要。通過兩種液體的交替使用，試樣厚度和電極系統(tǒng)尺寸可能從方程中消除。

試樣應為直徑與電極相同的圓盤，或?qū)τ谖⒚准夒姌O，試樣可足夠小，以使邊緣效應可忽略不計。為使邊緣效應在微米級電極中可忽略不計，試樣直徑應比微米級電極小至少兩倍的試樣厚度。4.4校準

應根據(jù)所測得的介質(zhì)損耗因數(shù)校準設備。

4.5試樣

4.5.1總體要求

為確定材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)，宜優(yōu)先使用片狀試樣。若材料形狀只能是管狀，則試樣厚度應與其實際應用厚度相接近。

當測量介電常數(shù)要求高精度時，不確定度主要來源于試樣的尺寸，特別是厚度，因此試樣尺寸應足夠大，以使測量達到所要求的精度。厚度的選擇取決于試樣的制備方法以及不同點厚度的可能變化。應通過系統(tǒng)地在試樣電氣測試區(qū)域上的測量來確定厚度，且平均厚度應均勻到±1%以內(nèi)。選擇的試樣面積應提供足夠的電容以達到測量所要求的精度。

注1：經(jīng)驗表明，典型試樣的電容大約在10pF到100pF之間。

當測量的介質(zhì)損耗因數(shù)比較小時，由導線串聯(lián)電阻引人的損耗盡可能小，否則需要修正，即電阻與被測電容的乘積盡可能小。同時，測量電容與總電容的比值盡可能大。

注2:第一點表明保持盡可能低的導線串聯(lián)電阻，以及具有小試樣電容的重要性。第二點表明與試樣連接的電橋中的總電容較低，且較大試樣電容的必要性。通常，最佳的方案是試樣的電容約為20pF，與試樣并聯(lián)的測量電路的電容不超過5pF。

注3:若無其他規(guī)定，可使用尺寸為［>100mmX>100mmX(1mm±0.5mm)］的平板試樣。

4.5.2試樣與電極的建議尺寸

如無其他規(guī)定，各種類型的試樣推薦使用表1中的尺寸。

表1試樣

類型

推薦的試樣尺寸

備注

熱塑性材料

60mmX60mmX1mm

見ISO294-1及ISO294-3

熱固性材料

—

見ISO295

長纖維增強聚酯和乙烯基酯模塑料(SMB/BMC)

100mmX100mmX3mm

—

環(huán)氧基板和層壓板

—

—

浸漬樹脂和清漆

—

材料描述見IEC60455和IEC60464系列

澆注樹脂

—

材料描述見IEC60455系列

管材和棒狀材料

—

材料描述見IEC61212

彈性材料

100mmX100mmX3mm

—

#

GB/T31838.6—2021/IEC62631-2-1：2018試樣的尺寸應大于包括保護電極在內(nèi)的測試電極的尺寸。

4.5.3試樣制備

應根據(jù)材料的相關標準，確定試樣的形狀并進行制備。在試樣制備和移動過程中，不應改變試樣狀態(tài)，也不應損壞試樣。

如果試樣表面與電極接觸區(qū)域進行了機加工，則應在試驗報告中記錄加工類型。試樣應具有簡單的幾何形狀（如具有平行測量區(qū)域的板、圓筒等）。

如可能，來自成品的試樣，應根據(jù)成品厚度制備。

4.5.4試樣數(shù)量

應根據(jù)相關產(chǎn)品標準確定試樣的數(shù)量。若沒有可參考的標準或數(shù)據(jù)，至少應準備三個試樣進行試驗。

4.5.5試樣條件處理和預處理

應按照相關產(chǎn)品標準對試樣進行條件處理和預處理。若沒有可參考的產(chǎn)品標準，則應按照IEC60212（標準條件B）的規(guī)定，在23°C,50%相對濕度條件下，進行至少4天的條件處理。

4.6特定材料程序

特定材料的程序見材料規(guī)范。若存在特殊材料的特定程序，則應使用該規(guī)范。報告中應說明包括試樣制備在內(nèi)的試驗程序。

5試驗程序

5.1總體要求

按照相關規(guī)范的要求準備一定數(shù)量的試樣。若無其他規(guī)定，則應測試至少三個試樣。在放置電極前，宜最少在5個點測量試樣厚度。試樣的厚度和電極尺寸的精度應為±1%。應根據(jù)相關標準，對試樣進行條件處理和預處理。若沒有可參考的產(chǎn)品標準，則應按照IEC60212（標準條件B）的規(guī)定，在23°C、50%相對濕度條件下，進行至少4天的條件處理。

5.2介電常數(shù)和相對介電常數(shù)計算

5.2.1相對介電常數(shù)

當試樣的測量電容為Cx時，根據(jù)公式（12）計算相對介電常數(shù)ef。

其中C。可根據(jù)公式（13）計算如下：

A A

Co=^oX—0.08854—— （13）

n h

如有必要，應對試樣對地的電容、開關觸點之間的電容、以及等效串聯(lián)和并聯(lián)電容之間的差異進行類似的校正。

5.2.2介質(zhì)損耗因數(shù)tan3

應根據(jù)所使用測量裝置給出的方程式，通過測量值計算介質(zhì)損耗因數(shù)tanS。

9

GB/T31838.6—2021/IEC62631-2-1：2018

6報告

試驗報告應包含以下信息：

一試樣的名稱、標識、材料規(guī)范、顏色、來源和制造商的代碼；

一試樣和測試單元的形狀和尺寸；

一試樣的溫度和環(huán)境的相對濕度；

一試樣的固化條件處理和任何的預處理；

試驗次數(shù)，描述程序；

一試驗方法和使用的測量電路；

試驗設備的精度和制造商的儀器標識；

試驗的時間和地點；

一環(huán)境溫度、相對濕度和氣壓；

試驗電壓；

一試驗頻率；

電極布置方式和試樣使用的電極類型；

——機械電極壓力（Pa）（如適用）；

一試樣數(shù)量；

試驗時間和日期；

一介質(zhì)損耗因數(shù)和介電常數(shù)的每個值和平均值；

其他任何重要信息；

一并聯(lián)電容值，相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)與估計精度，試樣有效面積的誤差修正值以及由該值計算得到的損耗指數(shù)和損耗角。如果對一個試樣進行多次試驗，則應給出與溫度和頻率相關的平均值。

7重復性和再現(xiàn)性

相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)的測量取決于許多方面。

注：經(jīng)驗表明，介質(zhì)損耗因數(shù)和相對介電常數(shù)的測量值的重復性和再現(xiàn)性在10%以內(nèi)。

附錄A

（資料性）

基本測量

A.1環(huán)形保護電極有效面積的誤差

以下以d'=25mm、50mm或100mm,w=1mm為例進行說明。

間隙和厚度的比可能引起測量誤差，特別是對于薄試樣。目前已獲得修正公式來解決該問題。對于標準幾何形狀，校正系數(shù)B如公式（A.3）所示。對于其他需要更高精度的情況，宜計算B。如試樣的尺寸與推薦尺寸不同，則采用邊緣修正系數(shù)計算（見圖A.1?圖A.3）。

圖A.1當時，面積誤差（e%）隨厚度//變化的關系圖

圖A.2當￡r=°o,面積誤差（e%）隨厚度變化的關系圖

15

a)e%9w=1mm和d、=25mm

b)e%9w=1mm和d]=50mm

c)e%,w=1mm和d]=100mm

圖A.3不同■和rf,的誤差計算

A.2有效面積邊緣效應的校正

邊緣效應的校正流程，如圖A.4所示。

測量

確定

H/（威）

建立幾何模型

14'h

初始e。

計算

A B,w)

A

計算

（:o/（兒辦）

Co

計算4

計算

B/（威，H，尸r）

高精度迭代計算

圖A.4有效面積邊緣效應修正計算流程圖

注：er的初始值可通過假設B=1或使用基于預知的估計來確定。

A.3確定H并計算B

(A.1)

通過曲線擬合H近似值見公式（A.1）和公式（A.2）。

n H

H^^<26X

+a3X

(A.2)

式中：

w 電極間隙；

h—試樣厚度；

H 待確定的系數(shù)。

圖A.5顯示了系數(shù)與間隙和厚度h的關系o

圖A.5H與間隙w和厚度ft的關系

B值的計算見公式（A.3）。

H-1

X(H+1)

7tXwXH

erXAX(H-l)

(A.3)

式中:

w 電極間隙；

h——試樣厚度；

er——相對介電常數(shù)；

H——已確定的系數(shù)；

B——試樣間隙和厚度與介電常數(shù)之比的函數(shù)。

參考文獻

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