绝缘材料介电常数介质损耗试验机的测量装置？

一、测量装置的核心构成

该装置主要由两大部分组成：

1.改进型平行板电容器系统：用于夹持样品并形成可精确控制的测试电场。

2.精密阻抗测量仪器（万用电桥）：用于精确测量电容器在有/无样品时的电容值，从而计算介电常数（εr）和介质损耗角正切（tanδ）。

二、电容器的机械结构

1.极板系统：

极板尺寸增大：将上下圆形电极板的直径从约40mm增大至100.00mm。这确保了极板直径（d）远大于极板间距（D），更好地满足了d>>D（论文中要求d≥20D）的理论测量条件，减少了边缘效应带来的误差。

材料：通常为金属（如黄铜），表面平整光滑，确保与样品良好接触。

2.间距控制与测量系统：

驱动方式：上极板通过一个精密螺母机构驱动升降，而非原有的螺旋测微仪。关键改进在于，这种设计确保了上极板在垂直升降时自身不发生转动，从而保证了上下极板始终保持平行，消除了因极板相对转动引入的系统误差。

间距测量：使用一个千分表实时、精确地测量上极板的位移。千分表直接归零校准，读数即为极板间距（D）或样品厚度（t），测量精度远高于原有装置。

3.样品舱：由上下极板之间的空间构成，用于放置固体绝缘材料样品（如有机玻璃板）。

三、测量原理与工作流程

测量基于“平行板电容器法"：

1.基本原理公式：

无样品时（极板间距为D）的电容：C0=ε0A/D

有样品时（样品厚度t，极板间距仍为D，样品紧贴下极板）的电容：C=ε0A/(D-t+t/εr)

相对介电常数εr计算公式（推导后）：

εr=t/[t-(C0/C)(D-t)+(D-t)]

（实际操作中，通过测量不同D下的C0和C，利用公式计算并取平均，如论文中公式(4)、(5)所示。）

2.工作流程（结合论文描述）：

a.系统归零：转动螺母使上下极板接触，将千分表归零。

b.测量样品厚度(t)：升起上极板，放入样品，下降极板至刚好压紧样品（无额外压力）。读取千分表示数，即为样品厚度t。通过多次旋转样品角度测量取平均，提高厚度测量精度。

c.测量空气电容(C1)：升起上极板取出样品，保持极板间距D不变，用万用电桥测量此时电容C1（即C0）。

d.测量有样品电容(C2)：保持极板间距D不变，放入样品，用万用电桥测量此时电容C2（即C）。

e.改变间距，重复测量：改变极板间距D，重复步骤(c)和(d)，获得多组数据(D,C1,C2)，用于计算εr并分析误差。

f.介质损耗测量：在用电桥测量电容C2的同时，可以直接读取或计算出介质损耗角正切值(tanδ)，这是评估绝缘材料能量损耗特性的关键参数。

四、装置特点与符合的标准

主要特点（改进优势）：

1.高精度：大尺寸极板、无转动的平行升降机构、千分表直接测距，共同减小了系统误差。

2.样品适应性广：不再局限于1-2mm的特制薄片，可以测量更厚、更容易加工的样品（如论文中t=2.612mm的有机玻璃）。

3.操作更科学：厚度测量与电容测量分离且可重复验证，数据可靠性高。

符合的测试标准：

该装置的设计原理和测量方法符合文中提及的多项国内外标准，包括：

ASTMD150-交流损耗特性和介电常数的标准试验方法。

GB/T1409-测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质损耗因数的方法。

GB/T1693-硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法。

GB/T5594.4-结构陶瓷材料介电性能测试方法。