介电常数及介质损耗设备组成及测试系统

介电常数及介质损耗测试系统

介电常数和介质损耗因数是评估电介质材料性能的重要参数。本文针对现行IEC 60250标准，系统阐述了高精度测试系统的关键技术，重点分析了平板电极系统设计与谐振频率法的耦合机理，为工程应用提供理论依据。

1. 测试原理

基于电容比较法，通过精密LCR测量单元获取介质复电容率。采用四端对屏蔽技术，将测试频率范围扩展至20Hz-2MHz，配合温度控制模块（-40℃~200℃）实现宽温域测量。特别设计了可替换式电极系统，兼顾固体/液体试样测试需求，电极表面粗糙度控制在Ra≤0.8μm以降低接触损耗。

2. 设备组成

核心单元包含：高稳定度信号源（±0.01%）、矢量阻抗分析模块（基本精度0.05%）、三轴屏蔽测试夹具。创新性引入动态补偿算法，有效消除杂散电容（≤0.1pF）和引线电感（≤5nH）对测量结果的影响。

3. 应用验证

在变压器油检测中，系统分辨率达tanδ=1×10^-5，介电常数测量误差≤±0.5%。经国家计量院标定，在50Hz工频条件下，系统不确定度优于0.2%，满足GB/T 5654-2007标准要求。实际测试显示，含水量0.002%的聚乙烯试样，损耗因数重复性误差<3%。

本系统已成功应用于绝缘材料研发、电力设备预防性试验等领域，为电介质材料的性能评价提供了可靠技术手段。操作时需严格遵循ASTM D150规范，确保试样厚度均匀性及电极清洁度。