固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波长在内）下相对介电常数和介质损耗因数的试验方法本标准等效采用国际标准 IEC 250（1969）《测量电气绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波长在内）下相对介电常数和介质损耗因数的推荐方法》，只是去掉其中液体试样及其试验部分。

1主题内容与适用范围本标准规定了固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波长在内）下相对介电常数和介质损耗因数的试验方法。

本标准适用于 15 HZ～300 MHZ频率范围内测量固体绝缘材料的相对介电常数、介质损耗因数，并由此计算某些数值，如损耗指数。

测量所得的数值与一些物理条件，例如频率、温度、湿度有关，在特殊情况下也与场强有关。

2定义2.1相对介电常数绝缘材料的相对介电常数。

r是电极间及其周围的空间全部充以绝缘材料时，其电容 Cx与同样构型的真空电容器的电容C0之比：Er=CX／C0………………………………………（ 1）在标准大气压下，不含二氧化碳的干燥空气的相对介电常数等于 1． 000 53。

因此，用这种电极构型在空气中的电容C。

来代替C。

测量相对介电常数时，有足够的精确度。

在一个给定的测量系统中，绝缘材料的介电常数是该系统中绝缘材料的相对介电常数。

与真空介电常数的乘积。

真空介电常数：E0=8.854×10-12F/m≈1×10-9F/36πm………………………（ 2）在本标准中用PF／cm来计算，真空介电常数为：E0=0.08854pF/cm2. 2介质损耗角 6绝缘材料的介质损耗角a，是由该绝缘材料作为介质的电容器上所施加的电压与流过该电容器的电流之间的相位差的余角。

2．3介质损耗因数tanδ绝缘材料的介质损耗因数是介质损耗角E的正切tanE。

2.4损耗指数E n绝缘材料的损耗指数E n，等于该材料的介质损耗因数不清tanE与相对介质常数e的乘积。

2.5相对复介电常数E绝缘材料的相对复介电常数是由相对介电常数和损耗指数结俣而得出的。

Er=Er-JErEr=Er式中：Er是2.1条中所定义的相对介电常数。

E=Etane有介质损耗的电容量，在任何经定的频率下既可用电容Cs和电阻Rs的串联回路来表示：也能用电容Cp和电阻Rp（或电导Gp）的并联回路来表示：虽然一个有介质损耗的绝缘材料通常用并联回路来表示，但在单一频率下有时也需要用电容Cs和电阻Rs的串联回路来表示。

串联元件与并联元件之间有下列关系：Cp=Cs（1+tan2e)不管采用串联表示法还是并联表示法，其介质损耗因数tane是相等的。

注：本标准中的计算和测量是根据正弦波形电流（w=2πf）作出的。

3影响介电性能的因素3.1频率只有少数材料，如聚苯乙烯，聚丙烯、聚四氟乙烯等，在很宽的频率范围内相对介电常数和介质损耗因数是基本恒定的，因而一般的绝缘材料必须在它所使用的频率下测量介质损耗因数和相对介电常数。

相对介电常数和介质损耗因数的变化是由于介质极化和电导而引起的，极性分子的偶极极化和材料不均匀性导致的界面极化是弓愧上述变化的主要原因。

3．2温度损耗指数在某一频率下可以出现最大值，这个频率值与绝缘材料的温度有关。

介质损耗因数和相对介电常数的温度系数可以是正的也可以是负的，这由测量温度下的损耗因数与其最大值的相对位置来决定。

3．3湿度极化的程度随水分的吸收量或绝缘材料表面水膜的形成而增加，其结果使相对分电常数、介质损耗因数和直流电导率增大。

3．4电场强度存在界面极化时，自由离子的数目随电场强度的增加而增加，其损耗指数最大值的大小和位置也随此而变。

在较高的频率下，只要绝缘材料不出现局部放电，相对介电常数和介质损耗因数与电场强度无关。

4试样和电极4.1试样的几何形状测定材料的相对介电常数和介质损耗因数，最好采用片状试样，也可以采用管状试样。

在测定。

r 值时，最大的误差来自试样尺寸的误差，尤其是厚度的误差。

对于1％的精度来说，1．5 mm 的厚度就足够了；对于更高的精度要求，则试样应更厚些。

测定tan6时，导线的串联电阻与试样电容的乘积应尽可能小，同时，又要求试样电容在总电容中的比值尽可能大。

因而，折衷的方案是试样具有几十皮法的电容。

测量回路与试样并联的电容应小于5 pF 。

试样的大小应适合所采用的电极系统。

4．2电极系统 42．1接触式电极用4．3条所列电极材料之一加到试样上。

电极型式有三电极系统和两电极系统两种。

使用两电极系统且使上下两个电极对准有困难时，则下电极应比上电极稍大些，金属电极应稍小或等于试样上的电极。

板状和管状试样使用不同电极时的电容计算公式以及边缘电容近似计算经验公式列于表1，这些公式仅适用于规定的几种试样形状。

高频下测量时，为了避免接线电阻、分布电容的影响，推荐使用测微计电极。

4．2．2不接触电极表面电导率很低的试样可以不用电极材料而将它插入电极系统，在这种电极系统中，试样的一侧或 两侧有一个充满空气或液体的间隙，该间隙可以是固定的，也可以是可调的。

用平板电极和圆柱形电极装置进行测量时，其计算公式由表2和表3给出。

表1真空电容的计算和边缘电容的修正试样电容说明Cp-试样的并联等值电容△C -取去试样后，为恢复平衡，标准电容器的电容增量1.并联一个标准电容器来替代试样电容 Cp=△C+C 0r试样直径至少比测微计电极的直径小2r在计算相对介电常数时，必须采用试样的真实厚度h和面积A Cr-在距离为r时，测量计电极的校正电容Cs-取去试样后，恢复平衡，电极距离为S时测微计电极的校正电容C0r、C0h-测微计电极间面积为所插入的试样的面积、距离分别为r或h时的空气电容，可用表1的式（1）来计算r-试样与附加电极的厚度h-试样厚度相对介电常数：Er=Cp/C0h2.取去试样后减少测微计电极间的距离来替代试样电容Cp=Cs-Cr+C0r 试样直径至少比测微计电极的直径小2r在计算相对介电常数时，必须采用试样的真实厚度h和面积A3.并联一个标准电容器来替代试样电容，当试样与电极的址径相同时，只有一个微小的误差（因电极边缘电场畸变引起0.2%-0.5%的误差），因而可以避免空气电容的两次计算Cp=Cs-Cr+C0r 试样直径等于测微计电极直径，施加于试样上的电极厚度为零表3相对介电常数和介质损耗因数的计算一不接触电极推荐使用下列两种型式的电极装置4.2.2.1空气填充测微计电极当试样插入和不插入电极时。

电容都能调节到同一个值，不需作系统的电气校正就能测量相对介电常数（见图书1）。

4．2．2．2流体排出法固定式电极在相对介电常数近似等于试样的相对介电常数、而介质损耗因数可以忽略的一种液体内进行测量。

这种测量与试样厚度测量的精度关系不大。

当相继采用两种流体时，试样厚度和电极系统的尺寸可以从计算公式中消去。

试样为试验池电极直径相同的圆形，在测微计电极中，为了消除边缘效应，试样直径约比测微计电极直径小两倍试样厚度。

42．3边缘效应为避免边缘效应引起相对介电常数的测量误差，电极系统应加进一个保护电极，保护电极的宽度至少为试样厚度的两倍。

保护电极和测量电极间的间隙应小于试样厚度。

使用两电极系统时，应对边缘电容按表1列出的近似计算公式进行修正（这些公式是经验公式，只适用于几种规定的试样形状）。

此外，边缘电容也可以用有保护环和无保护环测量的结果进行比较获得。

用这个边缘电容来修正另一频率和温度下的电容时，其精确度可以满足要求。

4．3电极材料电极材料是用于改善金属块电极与试样的接触而施加于试样表面的导电材料。

43．1金属箔电极金属箔可以为厚度在100卜m以下的纯箔、铅箔及厚度在10卜m以下的退火铝箔，也可以使用金箔。

在较高温度下不宜使用铝箔，因为铝箔在较高温度下易生成电绝缘的氧化膜而影响测量结果。

用少量纯净的硅油或其他低耗粘合剂将金属箔贴到试样上。

4.3.2烧熔金属电极1烧熔金属电极一般用银，但在高温和高温下最好采用金。

烧熔金属电极适用于能耐高温的材料，如玻璃、陶瓷、云母等。

4.3.3真空镀膜和金属喷镀电极真空镀膜电极是在真空下将银或铝或其他金属喷镀到试样表面形成的电极。

金属喷镀电极是低熔点的金属喷镀到试样表面形成的电极；在制作电极时，真空和喷镀温度对材料性能应不产生永久性的损害。

这些电极是多孔的，因此可以在加上电极后进行预处理和条件处理。

喷镀金属电极特别适合于潮湿条43．4导电液体电极把试样夹在两块相互配合好的凹模之间，凹模中充满导电液体，该导电液体必须是纯净的。

导电液体可为汞，但应谨慎使用汞，因为汞易蒸发出有剧毒的气体，尤其在高温下。

43．5导电漆高电导率的银漆，除在试样上经气干或低温烘干后即成电极，该电极具有与4．3．3条相似的优点。

漆中的溶剂对试样应没有持久的影响，在极高的频率下不能使用导电银漆。

4．3．6导电橡皮用体积电阻车小于30Ω、邵氏硬度为40～60（A表）的橡皮作为电极材料，把试样放入两块橡皮电极之间，加上0．01 MPa左右的压力。

导电橡皮只适合于工频及以下频率的测量。

44电极的选择4.4.1板状试样电极的选择必须考虑以下几点：a接触式电极砸们靠、计算简便。

工频下的测量主要选用接触式电极，缺点是各种电极材料对测试结果都有影响；b、不接触电极：可避免由于试样和电极接触不良带来的误差，因此测量精度较高。

但是空气填充不接触法测量时减样厚度测量误差所引起的相对介电常数的误差比接触式电极的稍大；而采用两种溶伏桃中法测量时，试样厚度测量误差对测试结果没有影响。

相对介电常数在10以上的非多孔性材料最好采用沉积金属电极，且不用保护电极；介电常数在3-10之间的材料最好采用金属箔、汞或沉积金属作电极材料。

若厚度的测量精度较商，则可以用空气填充测微计测理或用流体排出法测量。

4．4．2管状试样对于管状试样，电极系统的选择取决于它的相对介电常数、管壁厚度、试样直径及测量精度要和一般情况下记极采用三电极系统，管内电极为高压电极，可用汞、沉积金属膜、金属箱和配合较好的金属芯轴。

管外为测量电极和在它两端的保护电极，电极可用金属箔或沉积金属。

高相对介电常数的管状试样，可使用两电极系统和与电极等宽度的试样。

大直径的管状试样，可按板状试样考虑。

5测量方法的选择测量绝缘材料的相对介电常数和介质损耗因数的方法可分成两种：零点指示法和回路谐振法5．1零点指示法适用于频率不超过50MHz的测理，通常采用西林电桥、变压器电桥和平行T形网络，可用替代法和直接法测量。

可用替代法和直接法测量5.2回路谐振法用于10kHz-300MHz的测量。

这种方法总是替代法，常用的方法有变电纳法和变Q值法等。

几种典型的测试仪器原理见附录A。

6试验步骤6．1试样试样可按产品规范中的要求或合适的标准方法制备。

厚度测量应精确到士（0．2％＋0.001 mm）以内，测量点应均匀地分布在整个测量面上。