介電常數(shù)介質(zhì)損耗試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)過程中的誤差控制與標(biāo)準(zhǔn)測量

誤差控制

環(huán)境因素 ：

溫度控制 ：溫度對(duì)材料介電性能影響顯著，不同材料測試有特定溫度要求，如常溫材料在 23℃±1℃下測試，寬溫材料以 30℃為間隔全溫域掃描等。試驗(yàn)機(jī)可配備恒溫槽等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精確溫控，減少溫度對(duì)結(jié)果的影響，同時(shí)溫度傳感器需與試樣直接接觸，誤差小于 0.1℃。

濕度控制 ：對(duì)于吸水性材料，濕度大會(huì)影響其介電常數(shù)，測試前需對(duì)材料進(jìn)行干燥處理，如在 50℃下干燥 2 小時(shí)，使?jié)穸确€(wěn)定在一定范圍，降低濕度帶來的誤差。

電磁干擾 ：避免將試驗(yàn)機(jī)靠近電機(jī)、變頻器等強(qiáng)電磁干擾設(shè)備，必要時(shí)采用光纖傳輸信號(hào)或使用電磁屏蔽室，減少電磁耦合對(duì)測試結(jié)果的偏差。

儀器設(shè)備 ：

定期校準(zhǔn) ：定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)是保證測量精度的關(guān)鍵，如使用標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯介電片、NIST 溯源的標(biāo)準(zhǔn)電容器等進(jìn)行校準(zhǔn)，包括開路校準(zhǔn)、短路校準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)電容校準(zhǔn)等，以消除系統(tǒng)誤差。

設(shè)備性能檢查 ：在每次試驗(yàn)前，檢查儀器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如測微桿的分辨率、電容測量儀的精度、電極的同心度等，確保設(shè)備正常運(yùn)行，如園筒電容器的軸和軸同心度誤差不超過 0.1mm，測微桿分辨率應(yīng)為 0.001mm 等。

數(shù)據(jù)采集與處理 ：采用多次測量取平均值的方法，減少隨機(jī)誤差，如單頻模式下取 10 次平均值，掃頻間隔≤5%。同時(shí)，利用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和處理，降低人為誤差。

樣品制備 ：

尺寸精度 ：固體材料一般加工為直徑 100±0.5mm 的圓片，表面粗糙度 Ra≤3.2μm，厚度公差控制在 ±0.005mm 以內(nèi)，液體介質(zhì)則使用專用測量池，電極間隙為 2.00±0.02mm，確保樣品與電極之間的良好接觸，減少邊緣效應(yīng)等誤差對(duì)測量結(jié)果的影響。

表面處理 ：固體材料表面需進(jìn)行處理，如金剛石切割、離子束拋光等，使表面粗糙度滿足要求。液體試樣要進(jìn)行消泡處理，真空脫泡至目視無氣泡，防止氣泡影響測量結(jié)果。

樣品清潔 ：每次測試后使用超臨界 CO?等清洗電極和樣品表面，避免殘留物質(zhì)對(duì)下次測試造成干擾。

標(biāo)準(zhǔn)測量

國際標(biāo)準(zhǔn) ：

IEC 60250 ：規(guī)定了絕緣材料介電特性測量方法，包括測量原理、儀器設(shè)備要求、測試條件等，介電常數(shù)介質(zhì)損耗試驗(yàn)機(jī)需符合該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測量方法和精度等方面的要求。

ASTM D150 ：是固體電絕緣材料介電常數(shù)和損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)測試法，對(duì)測試頻率、電極尺寸、樣品 preparation 等都有明確的規(guī)定，為試驗(yàn)機(jī)的操作和測量提供了規(guī)范。

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) ：

GB/T 1409-2006 ：絕緣材料工頻 / 高頻介電性能試驗(yàn)方法，規(guī)定了試驗(yàn)的設(shè)備、環(huán)境條件、測量方法等，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。

JJG 1124-2016 ：介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀檢定規(guī)程，對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀的計(jì)量性能、檢定方法、檢定周期等進(jìn)行規(guī)范，保證測量儀器的準(zhǔn)確性和可靠性。

測量方法標(biāo)準(zhǔn) ：

高頻諧振電橋法 ：利用高頻信號(hào)源輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波交變電場至樣品電極，通過高精度傳感器捕獲樣品的電容及損耗電流，轉(zhuǎn)化為復(fù)阻抗參數(shù)，再基于復(fù)數(shù)形式的電容與介質(zhì)損耗關(guān)系式，自動(dòng)反演出介電常數(shù) ε 及 tanδ。該方法測量精度高，可有效減少測量過程中的誤差。

數(shù)字化矢量分析法 ：采用數(shù)字化技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，能夠更準(zhǔn)確地測量介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。