• 高壓電橋介電常數測試儀zui全的參數概述

1-1電橋簡介:

      BQS-37a型高壓電橋是本公司推出的新一代高壓電橋，主要用于測量工業絕緣材料的介質損耗(tgδ)及介電常數（ε）。符合GB1409、GB5654及GB/T1693, ASTM D150-1998(2004) 固體電絕緣材料的交流損耗特性及介電常數的試驗方法其采用了西林電橋的經典線路，內附0-2500的數顯高壓電源及100PF標準電容器，并可按用戶要求擴裝外接標準電容線路。

1-2電橋的特點；

 l橋體內附電位跟蹤器及指零儀，外圍接線及少。

l電橋采用接觸電阻小，機械壽命長的十進開關，保證測量的穩定性

l儀器具有雙屏蔽，能有效防止外部電磁場的干擾。

l儀器內部電阻及電容元件經特殊老化處理，使儀器技術性能穩定可靠。

l內附高壓電源精度3%

l內附標準電容損耗﹤0.00005，名義值100pF

• 高壓電橋介電常數測試儀zui全的參數技術指標

2-1測量范圍及誤差

本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）時

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）時

2-2電橋測量靈敏度

    電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩衡的分辨程度，為保證測量準    在下面的計算公式中，用戶可根據實際情況估算出電橋靈敏度水平，在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 為測量電壓                              伏特  (V)

      ω為角頻率2πf=314(50Hz)                              

     Cn標準電容器容量                          法拉(F)

     Ig通用指零儀的電流5×10^-10                  安培(A) 

     Rg平衡指零儀內阻約1500                    歐姆(Ω)

     R4橋臂R4阻值3183                         歐姆(Ω)

     Cx被測試品電容值                           法拉(pF)

2-3工作電壓說明

在使用中，本電橋頂A，B對V點的電壓zui高不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規定：

10×1kΩ                             1max≤15mA

10×100Ω                            1max≤120mA

10×10Ω                             l max≤150mA

用戶在使用前應注意以上的問題。如不清楚，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流。

                    I=ω V C 

2-4輔橋的技術特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）

2-5指零裝置的技術特性：

在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10^-6V/格

                電流靈敏度不低于2×10^-9 A/格

二次諧波 減不小于25dB

三次諧波 減不小于50dB

• 高壓電橋介電常數測試儀zui全的參數電橋工作原理

BQS-37a型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，與R4橋臂并聯，測量數值為正損耗因數。結構采用了雙層屏蔽。并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內層屏蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時，A,B,S三點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數據。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

3-1 橋體的組成

電橋各臂的組成

*臂：由被測對象Cx組成Z₁。

第二臂：由高壓標準電容器Cn組成Z₂。

第三臂：由十進電阻器10×（1000＋100＋10＋1＋0.1）歐姆和滑線電阻（0-0.13）歐姆組成Z₃。

第四臂：由十進電容臂10×（0.1＋0.01＋0.001＋0.0001）uf和可變電容器100pF組成C4再與電組R4并聯組成Z4。

3-2計算公式

Cx=R4×  Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]

當R4=10K/π

tgδ=C4     

當R4=1K/π

tgδ=0.1C4  

我們采取相對固定R4電阻，分別調節R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

3-3 公式說明

.頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f^’·tgδ / f

式中：f    為額定工作頻率（f=50Hz）

f’   為實際工作頻率

tgδ  電橋測得損耗值

tgδ  為被測試品介質損耗角正切的實際值

高壓電橋介電常數測試儀zui全的參數安全操作規程

1. 本儀器必須有專人負責保管，使用，非專職操作者應在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。
2. 每次使用前應仔細檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。
3. 接通電源前應將靈敏度開關調到zui低位置。
4. 測量試品前應先對試品進行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現象出現，然后才能進行測試（若試品己做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。
5. 對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。
6. 測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準備工作，測試地點周圍應有明顯的標記或金屬屏蔽圍成高壓危險區，以防止非操作人員闖入。
7. 在測量過程中，如有放電管發光時，則必須及時切斷電源，仔細檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作。

高壓電橋介電常數測試儀zui全的參數操作方法

5.1 測試前的準備工作

①按圖（3）所示，連接標準電容Ｃｎ（選用外接標準電容時），與被測電容Ｃｘ，并且將標準電容與被測電容盡可能遠離，以防止互相之間干擾。如選用內部標準電容器，只需連接被測試品即可。

②檢查周圍是否有強電磁場干擾，應盡量避免。

③檢查大地線是否牢靠，以保證操作人員的安全，應檢查電橋上的（⊥）與大地是否接觸良好。

④檢查電橋的靈敏度開關是否已回另位。

⑤檢查試品的絕緣強度，應符合大于2U+1的標準。

⑥對試品施加試驗電壓（按部標或所規定的專業標準進行）。

5.2 試品的測試

①在不知道被測試品的大概容量及損耗時，可先施加少許的電壓，找到粗平衡點后，再把工作電壓升到所需的值，然后再尋找細平衡點。

②在測量時，靈敏度開關是按從小到大的規律來調節的。

③在測量時，R3開關時按從左至右的規律來調節的。

④在測量時，C4開關時按從右至左的規律來調節的。

⑤整個測量步絮：首先檢查接線無誤后，方可通電試驗。第二升起試驗電壓，并調節靈敏度開關，使UA表頭有明顯的指示。此時表明電橋沒有平衡。第三調節R3開關，順序從左至右。這時通過觀察表頭來觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度。應總保持能明顯地觀察到調節R3時，電橋的平衡狀況。第四在某一點上用戶會發現，調節R3已無法使表頭再回到另位。這時可調節C4開關，順序時從右至左，把表頭指針調節到zui小位。第五用戶在調節C4到某一點時又會發現無法將指針調回另位。這時又要去調節R3開關，調節的位數是上一次調節R3的zui后位，然后又會出現第四點時的問題，又必須要調節C4開關．．．就這樣來回往復地調節R3和C4兩組開關，直至靈敏度開關zui大時，并指針回另（或指另儀指示到zui小）。表明電橋已達到平衡。

 ⑥測量完畢后或在暫停測量時，應將另儀的靈敏度開關降至“0”，再將測量電壓降至另并切斷電源開關，根據計算公式，算出被測試品的容量及介損值。

高壓電橋介電常數測試儀zui全的參數裝置成套性

1．BQS-37a型高壓電橋                            一臺 

2.  試驗電極                                       一臺

3．使用說明書                                     一份

4．電源線                                         二根

5．測試線                                          三根

北京北廣精儀儀器設備有限公司主要生產電壓擊穿試驗儀、體積表面電阻率測試儀、介電常數介

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^{關于介電常數測試儀的其他附加介紹}

測試介電常數的意義：

介電常數又叫介質常數，介電系數或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數，以字母ε表示，單位為法/米 . 它是一個在電的位移和電場強度之間存在的比例常量。這一個常量在自由的空間（一個真空）中是8.85×10的-12次方法拉第/米（F/m）。在其它的材料中，介電系數可能差別很大，經常遠大于真空中的數值，其符號是eo。 在工程應用中，介電系數時常在以相對介電系數的形式被表達，而不是值。如果eo表現自由空間（是，8.85×10的-12次方F/m）的介電系數，而且e是在材料中的介電系數，則這個材料的相對介電系數（也叫介電常數）由下式給出： ε1＝ε / εo＝ε×1.13×10的11次方 很多不同的物質的介電常數超過1。這些物質通常被稱為絕緣體材料，或是絕緣體。普遍使用的絕緣體包括玻璃，紙，云母，各種不同的陶瓷，聚乙烯和特定的金屬氧化物。絕緣體被用于交流電.泡沫塑料用聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等樹脂制成 聚苯乙烯2.4～2.6 ,介電常數有相對介電常數和有效介電常數之分，平時我們說的介電常數就是相對介電常數，硅的相對介電常數是11.9 .（AC），聲音電波（AF）和無線電電波（射頻）的電容器和輸電線路。 一個電容板中充入介電常數為ε的物質后電容變大ε倍。

介質損失角正切值（tgδ）的物理意義。

介質損失角正切值（tgδ）表示電介質在交流電壓下的有功損耗和無功損耗之比，值越大，介質損耗越大，它反映了電介質在交流電壓下的損耗性能。

介質損耗角正切

摘要：電力系統中檢測高壓設備的運行可靠性和發現電氣絕緣方面缺陷，電介質損耗角的測量*。電介質損耗角是一項反映高壓電氣設備絕緣性能的重要指標。本文介紹了介質損耗角的基本概念和其意義，簡單分析了介質損耗角檢測的方法。

關鍵詞：電介質損耗角；方法；測量；因素

一.引言

1.電介質損耗角研究的意義

       電氣設備是組成電力系統的基本元件，是保證供電可靠性的基礎。無論是大型關鍵設備如發電機、變壓器，還是小型設備如電力電容器、絕緣子等，一旦發生失效，必將引起局部甚至全部地區的停電。而導致設備失效的主要原因是其絕緣性能的劣化。絕緣劣化有很多原因，不僅電應力可引起絕緣劣化，導致絕緣故障，而且機械力或熱得作用，或者和電場的共同作用，zui終也會發展為絕緣性故障。鑒于絕緣故障在電力故障中所占的比重及其后果的嚴重性，電力運行部門歷來十分重視電氣設備的絕緣監督。

       電介質的電氣特性，主要表現為它們在電場作用下的導電性能、介電性能和電氣強度，它們分別以四個主要參數，即電導率（或絕緣電阻率）、介電常數、介質損耗角正切和擊穿場強來表示。電介質損耗角是一項反映高壓電氣設備絕緣性能的重要指標。電介質損耗角的變化可反映受潮、劣化變質或絕緣中氣體放電等絕緣缺陷，因此測量介質損耗角是研究絕緣老化特征及在線監視絕緣狀況的一項重要內容。而在實際測量中，由于電介質損耗很小，所以需要測量系統有較高的測量精度，這樣才能正確及時地反映電介質損耗的變化。對于電容型絕緣設備，通過對其介質特性的監視，可以發現尚處于早期發展階段的缺陷。

2.電介質損耗角正切的理論基礎

對電介質施加正弦波電壓，外施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角的正切值。其物理理論基礎為tanδ=每個周期內介質損耗的能量/每個周期內介質存儲的能量 

1—1  介質在交流電壓的等值電路和向量圖a  示意圖

      b  等值電路      c  向量圖

在交流電壓下，流過電介質的電流I包含有功分量IR和無功分量IC，即I=IR+I

由圖1—1可以看出，此時的介質功率損耗P=UIcos=UICtanδ=U2ωCPtanδ  （1--1） 式  ω----電源角頻率Φ----功δ

-----介質損耗角。采用介質損耗P作為比較各種絕緣材料損耗特性優劣的指標是不合適的，因為P

值得大小與所加電壓U、試品電容量CP、電源頻率ω等一系列因素有關，而式中的

tanδ切是一個僅僅取決于材料損耗特性，而與上述種種因素無關的物理量。正因于此，通常均采用介質損耗角正切tanδ作為綜合反映電介質損耗特性優劣的指標，測量和監控各種電力設備絕緣的tan

δ值已成為電力系統中絕緣預防性試驗的zui重要項目之一。有損介質更細致的等值電路如圖1—2所示

圖1—2  電介質的三條支路等值電路和向量圖

a  等值電路     b向量圖圖中C1----介質無R2，C2----各種有損極化；R3----電導損耗。

在這個等值電路上加上直流電壓時，電介質中流過的將是電容電流I1、吸收電流I2和傳導電流I3。在電容電流I1在加壓瞬間數值很大，但迅速下降到零，是一極短暫的充電電流；吸收電流I2則隨著加電壓時間增長而逐漸減小，比充電電流的下降要慢得多，約經數十分鐘才衰減到零，具體時間長短取決于絕緣的類型、不均勻程度和結構；傳導電流I3是*長期存在的電流分量。這三個電流分量加在一起即得出吸收曲線，如圖1—3所示。上述三條支路等值電路可進一步簡化為電阻、

電容的并聯等值電路或串聯等值電路。若介質損耗主要由電導所引起，常用并聯等值電路；

如果介質損耗主由極化所引起，常用串聯等值電路。

三.等值電路1.并聯等值電路如果把圖1—2中的電流歸并成由有功電流和無功電流兩部分組成，即可得到圖1—1b示并列電路，圖中CP代表無功電流IC等值電容、R則代表有功電流I

R的等值電阻。其中IR=3+I2R=URIC=1+I2C=UωCP介質損耗角正切tanδ等于有功電流和無功電流的比值，即tanδ=IRIC=URUωCP=1UωCP此時電路的功率損耗為：P=U2R=U2ωCPtanδ可見與式（1--1）所得介質損耗*相同。2.串聯等值電路用一只理想的無損耗電容CS一個電阻r相串聯的等值電路來代替，如果1—3a所示。且由如1—3b的向量圖可得：tanδ=IrIω=ωCr由于r=tanδωCS，I=cSωCS=UcosδωCS，所以電路的功率損耗將為：P=2r=（UcosδωCS）2tanδωCS=U2ωCStanδ（cosδ）2

因為介質損耗角δ值很小，cosδ≈1，所以P=U2ωCStanδ由并聯等值電路和串聯等值電路可知，串聯等值電路中的電阻r要比并聯等值電路中的電阻R小得多圖1—3 電介質的簡化串聯等值電路及向量a  串聯等值電路       b  向量

四.介質損耗角正切的測量由于介質的功率損耗P與介質損耗角正切tanδ成正比，所以tanδ

是絕緣品質的重要指標，測量tanδ值是判斷電氣設備的絕緣狀態的一項靈敏有效方法。tanδ能反映絕緣的整體性缺陷（例如全面老化）和小電容試品中的嚴重局部缺陷。由于tanδ隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化程度。但是測量tanδ不能靈敏地反映大容量發電機、變壓器和電力電纜絕緣中的局部性缺陷，這是應盡可能將這些設備分解成幾部分，然后分別測量它們的tanδ，tanδ值得測量，zui常用的是高壓交流電橋，即西林電橋法。

液體介電常數測量儀鑒別危險品


原理分析 物質的檢測分為定量檢測、定性檢測和否定檢測。定量檢測既要判斷被檢測物質包含哪些成分，還要能檢測每種成分的含量，如質譜檢測和各種光譜檢測。定性檢測只要求判定是不是某種物質，如離子遷移譜等。而否定檢測只要給出被檢測物質是否包含某一種或幾種特定成分。這三種檢測方法各有各的特點，定量檢測準確，但是一般檢測時間長；否定檢測為排除性檢測，但是能夠批量快速鑒別，定性檢測介與兩者之間。 在安全檢測領域，采用否定檢測方式可以實現快速預鑒別。如在液體危險品檢測中，通過否定檢測方式，可以快速鑒別液體中是否可能含有危險品。本文基于否定檢測的實際需求，給出一種通過測量微波反射能力，實現快速檢測瓶裝（玻璃、塑料和瓷器）液體是否含有某幾種特定危險品中的一種或幾種。 物質的介電常數是一種物質與微波相互作用研究中的重要參數，在微波作用下，了解液體介電常數，可以進一步了解其對微波吸收和反射的情況。采用微波發射裝置發射微波照射被測液體，發射能量可以非常低，通過測量液體反射微波能量實現快速鑒別液體中是否含有某幾種特定危險品。 這里采用的微波工作頻率在１０ＧＨｚ左右，屬于厘米波，其特點是遇到障礙物反射能力強，與極性分子的熱化學效應明顯（微波吸收），對塑料、玻璃和陶瓷等材