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电线电缆材料介电常数介质损耗测试仪

简要描述:电线电缆材料介电常数介质损耗测试仪运用比较法粗测固体电介质的介电常数,运用比较法法测量固体的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率),学习其测量方法及其物理意义,练习示波器的使用,(并由此推算出光在不同液体中的传播速度。)

  • 更新时间:2022-12-07
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详细介绍

电线电缆材料介电常数介质损耗测试仪测量装置
项目/型号ZJD-BZJD-AZJD-C
信号源DDS数字合成信号
频率范围10KHZ-70MHZ10KHZ-110MHZ100KHZ-160MHZ
信号源频率覆盖比7000:111000:116000:1
采样精度11BIT12BIT
信号源频率精度3×10-5 ±1个字,6位有效数
Q值测量范围1~1000自动/手动量程
Q值量程分档30、100、300、1000、自动换档或手动换档
Q分辨率4位有效数,分辨率0.1
Q测量工作误差<5%
电感测量范围1nH~8.4H,;分辨率0.11nH~140mH;分辨率0.1
电感测量误差<3%
电容直接测量范围1pF~2.5uF1pF~25uF
调谐电容误差分辨率±1pF或<1%
主电容调节范围30~540pF17~240pF
谐振点搜索自动扫描
自身残余电感扣除功能
大电容值直接显示功能
介质损耗直读功能
介质损耗系数精度万分之一
介质损耗测试范围0.0001-1
介电常数直读功能
介电常数精度千分之一
介电常数测试范围0-1000
LCD显示参数F,L,C,Q,LT,CT,波段等
准确度150pF以下±1pF;150pF以上±1%
Q合格预置范围5~1000声光提示
环境温度0℃~+40℃
消耗功率约25W
电源220V±22V,50Hz±2.5Hz
极片尺寸38mm/50mm(二选一)
极片间距可调范围≥15mm
材料测试厚度0.1-10mm
夹具插头间距25mm±0.01mm
夹具损耗正切值≤4×10-4 (1MHz)
测微杆分辨率0.001mm
测试极片材料测量直径Φ38mm/50mm,厚度可调 ≥ 15mm

一、实验目的:
       电线电缆材料介电常数介质损耗测试仪运用比较法粗测固体电介质的介电常数,运用比较法法测量固体的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率),学习其测量方法及其物理意义,练习示波器的使用,(并由此推算出光在不同液体中的传播速度。)
 
二、实验原理:
      介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr来表示,通常采用测量样品的电容量,经过计算求出εr,它们满足如下关系:

       式中ε为绝对介电常数,ε0为真空介电常数,,S为样品的有效面积,d为样品的厚度,C为被测样品的电容量,通常取频率为1kHz时的电容量C。
 
比较法:
       比较法的电路图如右图所示。此时电路引入的参量少,测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 并且,此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。

 

 
 
谐振法:
1、交流谐振电路:

       在由电容和电感组成的LC电路中,若给电容器充电,就可在电路中产生简谐形式的自由电振荡。若电路中存在交变信号源,不断地给电路补充能量,使振荡得以持续进行,形成受迫振动,则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。
RL串联谐振电路如下图所示

 
图一:RLC串联谐振电路

其中电源和电阻两端接双踪示波器。
       电阻R、电容C和电感串联电路中的电流与电阻两端的电压是同相位的,但超前于电容C两端的电压,落后于电感两端的电压,如图二。

图二:电阻R、电容C和电感L的电压矢量图

电路总阻抗:
回路电流:
电流与信号源电压之间的位相差:
 
找到RLC串联电路的谐振频率,如果已知L的值,就可以得出C的大小。

 
2、谐振法测量电容
谐振法测量电容的原理图见上图一,由已知电感L(取1H),电阻R(取5kΩ)和待测电容Cx组成振荡电路,改变信号源频率使RLC回路谐振,使得双踪示波器两个频道的波形相位相同,则电容可由下式求出:

 

式中f为频率,L为已知电感,Cx为待测电容。
 
3、液体磁导率的测量方法:
在密制的螺绕环中,由安培环路定理得:

                  (1)
              (2)
联立(1)、(2)式得             
                     (

L—电感强度  S—螺绕环的截面积 N—螺绕环的匝数 l—螺绕环的有效长度
 
4、相对介电常数与相对磁导率的计算:
        在测量固体的相对介电常数时,我们用到参数已知的压电陶瓷片,可直接有公式 计算得到相对介电常数。
在测量液体电介质的电容时,我们已知,由

易得液体的相对介电常数。

同理,密制螺绕环的一些参数也难以直接测量,若已知,可由推得:

电感可谐振法测得,因此可得液体的相对磁导率。
 
三、实验内容:
1、仪器、元件与用具:
 信号源一台、电容箱一个、交流电阻箱一个、压电陶瓷一个、电感器一个导线若干、黄铜片二片、泡沫塑料一块、游标卡尺、平行板电容器,螺绕环电感,双踪示波器,矩形样品池,磁性表座2只(用于固定矩形样品池),滴管,废液池,抺布,卷纸,去离子水,已配置好的三种不同浓度的罗丹明溶液。
 
2、实验步骤:

必做实验:

(1)、运用比较法测量压电陶瓷的介电常数εr。
(2)、运用谐振法测量压电陶瓷的介电常数εr,电感L取1H,电阻R取5kΩ。
(3)、液体介电常数的测量。具体步骤如下:
①  将平行板电容器竖直放入矩形样品池中,加入标准样品水,直到水全浸没平行板电容器,利用标准电感箱、标准电阻箱,用RLC交流共振法测量共振频率。取标准电阻箱值为5000.0Ω,调节标准电感箱值为0.1H,测量对应的谐振频率,计算平行板电容器的电容。
②  利用待测样品代替标准样品水重复上述步骤,测出样品的谐振频率,计算出相对介电常数。
选作:测量液体的磁导率:
③  将标准样品水加入螺绕环电感内的玻璃管中,要求水全装满玻璃管,利用标准电容箱、标准电阻箱,用RLC交流共振法测量螺绕环的电感。取标准电阻箱值为10.0Ω,调节标准电容箱值为0.02μF,测量对应的谐振频率,计算螺绕环的电感。
④  利用待测样品代替标准水重复步骤3,测出样品的谐振频率,计算出相对磁导率。

增选:
  固体:测量不同电介质的介电常数.
  液体:测量不同溶度的罗丹明溶液的介电常数.

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