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北京中航时代仪器设备有限公司（以下简称中航仪器，ZHYQ）以中国航空航天研究院，中国社科院为重要依托。联合清华大学，北京航空航天大学,北京工业大学精仪系专家作为公司技术团队。公司致力于各类试验仪器的研发、生产、制造及销售。公司总部坐落于美丽富饶的政治经济文化交流中心 北京市，物华天宝，人杰地灵。
公司自创建以来，一直保持着健康稳定的发展态势，并以超过30%的年均增长速度快速持续发展，完善的客户服务体系，确保了中航产品的设计先进，质量稳定，供货及时和服务周到。公司拥有自主的设计资质，已获得十余项国家产品。公司拥有一批专业从事设计、制造、安装、调试及售后服务的员工队伍。
展望未来，中航仪器正在以打造基业长青百年企业的发展目标为指导，全面提升内部管控，按照专业化、规模化、品牌化、资本化的发展策略，持续*。同时，中航仪器不断致力于与知名企业集团强强合作，以共创中国精密仪器行业的美好明天而不断努力。
耐电压击穿强度试验仪，热变形维卡温度测试仪，熔体流动速率测定仪，体积表面电阻率测定仪，万能试验机
GB3960硫化橡胶介电常数和介质损耗角
正切值的测定方法
警告：使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
1、范围：
本标准规定了介电常数和介质损耗角正切值的两种测定方法。方法A为工频（50Hz）下的测定方法，方法B为高频电场下的测定方法。
本标准适用于硫化橡胶。
2、规范性引用文件：
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件，其版本适用于本标准。
GB/T 2941 橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序（GB/T 2941-2006，ISO 23529：2004，IDT）
3、术语和定义：
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
介质损耗 dielectric loss
绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。
3.2
损耗角 loss angle
在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角（功率因数角 ）的余角（ ）。
3.3
损耗角正切 tan loss tangent
介质损耗因数 dielectric loss factor
介质损耗角正切值。
3.4
介电常数 εdielectric constant
绝缘材料在电场作用下产生极化，电容器极板间有电介质存在时的电容量C、与同样形状和尺寸的真空电容量C0之比。
注：不同试样、不同电极的真空电容和边缘校正的计算参见附录A。
4、测试电极：
4.1 电极材料
见表1。
表 1 电极材料
电极材料
规格要求
适应范围
铝箔和锡箔
铝箔和锡箔应退火，厚度为0.01mm左右，用凡士林、变压器油、硅油或其他合适油作为粘接剂
接触电极用
导电橡胶
体积电阻系数不大于300 cm（交流），邵尔A硬度为40～60，表面应光滑
接触电极用
铜
表面可镀防腐蚀的金属层，但镀层应均匀*，工作面粗糙度Ra值应不低于3.2
一般做辅助电极用，对软质胶可直接作接触电极用
导电粉末
石墨粉，银粉，铜粉等
管状试样内电极用
4.2 电极尺寸
4.2.1 板状试样电极
4.2.1.1 方法A：板状电极尺寸见表2，电极如图1所示。
表 2 板状试样电极尺寸 单位为毫米
D1
D2
D3
D4
H1
H2
25.0 0.1
29.0 0.1
40
40
30
5
50.0 0.1
54.0 0.1
74
74
1 测量电极；
2 保护电源；
3 试样；
4 高压电极。
图 1 板状试样电极配置（工频）
4.2.1.2 方法B：采用二电极系统。电极尺寸大小与试样尺寸相等，或电极小于试样尺寸。板状试样电极直径为 38.0mm 0.1mm、 50.0mm 0.1mm、 70.0mm 0.1mm。
4.2.2 管状试样电极
4.2.2.1 方法A：管状试样电极尺寸见表3，电极如图2所示。
表 3 管状试样电极尺寸
L1
L2
L3
g
25
5
40
2.0 0.1
50
10
74
1 保护电极；
2 测量电极；
3 高压电极；
4 试样。
图 2 管状试样电极配置（工频）
4.2.2.2 方法B：管状试样电极尺寸，电极如图3所示。
管状试样的电极长度为50.0mm 0.1mm或70.0mm 0.1mm。
1 试样；
2 上电极；
3 下电极。
图 3 管状试样电极配置（高频）
4.3 电极装置
在进行高频测试时，根据测试频率与测试要求可用支架电极（如图4），当频率大于或等于1MHz且小于10MHz时，宜用测微电极（如图5）；当频率大于或等于10MHz时，应用测微电极。
1 上盖螺钉；
2 上盖板；
3 升降螺杆；
4 上电极导轨；
5 螺帽；
6 导筒；
7 导槽螺钉；
8 绝缘杆；
9 高压电极；
10 试样；
11 测量电极；
12 保护电极；
13 绝缘板（聚四氟乙烯板）；
14 绝缘支脚；
15 有机玻璃板。
图 4 支架电极
1 微调管形电容器；
2 测试样品电容器；
3 上支撑板；
4 上电极；
5 试样；
6 下电极；
7 底板。
图 5 测微电极
5、测试仪器：
5.1 方法A
5.1.1 测试仪器为工频高压电桥，其原理图如图6所示。
T 试验变压器；
C3 标准电容器；
C5 试样；
R3 可变电阻；
C2、C4 可变电容；
R4 固定电阻；
G- 电桥平衡指示器；
P 放电器。
图 6 工频高压电桥原理图
5.1.2 测量范围
损耗角正切（tan ）：0.001～1；电容（C）：40pF～2000pF。
5.1.3 电桥测量误差
测量时误差不超过10%，当试样tan 小于0.001时测量误差不超过0.0001，电容的测量误差不超过5%，标准电容器的tan 应小于0.0001。
5.1.4 电桥必须有良好的屏蔽接地装置。
5.2 方法B
5.2.1 方法B的测试仪器有两种：一种是谐振升高法（Q表），另一种时变电钠法。
5.2.1.1 谐振升高法（Q表）
其测试原理图如图7所示。
A 电流表；
R0 耦合电阻；
L 辅助线圈；
C 标准电容；
C0 试样；
V、V1 电压表（用Q值表示）。
图 7 Q表原理图
5.2.1.1.1 测量范围
频率为50Hz～50MHz，电容40pF～500pF，Q值10～600。
5.2.1.1.2 测量误差
电容误差： （0.5%C+0.1pF），Q值 10%；有关仪器的测量误差均为 10%。
5.2.1.2 变电钠法
其测试原理如图8所示。
C 可调电容；
L 谐振线圈；
CT 管形微调电容；
Cu 主电容；
Cx 试样。
图 8 高频介质损耗仪原理图
6、试样：
6.1 试样尺寸
6.1.1 方法A试样尺寸见表4。
表 4 试样尺寸 单位为毫米
试样
尺寸
厚度
板状
圆形： 100
正方形：边长100
软质橡胶1.0 0.1
硬质橡胶2.0 0.2
管状
管长100
6.1.2 方法B试样尺寸见表5。
表 5 试样尺寸 单位为毫米
试样
尺寸
厚度
板状
圆形： 38， 50、 100
正方形：边长100
软质橡胶1.0 0.1
硬质橡胶2.0 0.2
管状
管长50，管长70
6.2 试样的制备
试样的制备应符合GB/T 2941的规定，也可以在符合试样厚度尺寸的胶板上用旋转刀进行裁切，制样方法的不同，其试验结果无可比性。
6.3 试样数量
试样的数量不少于3个。
7、硫化与试验之间的时间间隔：
试样在硫化与试验之间的时间间隔按GB/T2941的规定执行。
8、试验条件：
8.1 试样表面应清洁、平滑，无裂纹、气泡和杂质等，试样表面应用蘸有无水乙醇的布擦洗。
8.2 试样应在标准实验室温度及湿度下至少调节24h。
8.3当试样处理有特殊要求时，可按其产品标准规定的进行。
9、试验步骤：
9.1 方法A
9.1.1 试验电压为1000V～3000V，一般情况下为1000V，电源频率为50Hz。
9.1.2 按设备说明书正确的连接。
9.1.3 接通电源预热30min。
9.1.4 将试样接人电桥C、的桥臂中，加上试验电压，根据电桥使用方法进行平衡，读取R3和tan 或C4的值。
9.2 方法B 谐振升高法（Q表法）
9.2.1 按照Q表的操作规程调整仪器，选定测量频率，测定C1和Q1的值。
9.2.2 将试样放入测试电极中，并调节电容器C，使电路谐振，达到大Q值记下调谐电容量C2和Q2的值。
9.2.3 将试样从测试电极中取出，调节C或测试电极的距离，使电路重新谐振，记下C、或测试电极的校正电容值与Q值，并根据测试值计算出损耗角tan 与介电常数ε。
9.2.4 其他高频测试仪器按其说明书进行操作，通过测试值计算出损耗角tan 和介电常数ε。
10、试验结果：
10.1 方法A
10.1.1 介质损耗角正切值（tan ）可在电桥上直接读数，按式（1）进行计算：
tan =2 fR4C4 10-6 （1）
式中：
3.14；
f 频率50Hz；
R4 固定电阻阻值，单位为欧姆（ ）；
C4 可变电容值，单位为微法（ F）；
10.1.2 介电常数（ε）的计算见表6。
表 6 介电常数的计算
tan
板状试样
管状试样
0.1
（2）
（3）
0.1
（4）
（5）
式中：
d 试样厚度，单位为厘米（cm）；
CR 标准电容器电容量，单位为皮法（pF），
R4 固定电阻阻值，单位为欧姆（ ）；
R3 可变电阻阻值，单位为欧姆（ ）；
S 电极有效面积单位为平方厘米（cm2）；
（6）
L1 管状试样测量电极长度，单位为厘米（cm）；
D 测量电极有效直径，单位为厘米（cm）；
DB 管外径，单位为厘米（cm）；
DA 管内径，单位为厘米（cm）；
g 测量电极与环电极间距，单位为厘米（cm）；
ln 自然对效；
3.14。
10.2 方法B
10.2.1 电容的计算
10.2.1.1 谐振升高法
应用支架电极时按式（7）计算：
Cx=C1-C2+Ca （7）
应用测微电极时按式（8）计算：
Cx=C 1-C 2+Ca （8）
10.2.1.2 变电纳法（配用测微电极）：
按式（9）、式（10）计算：
Cx=C1-C2+Ca （9）
其中：Ca= （10）
当电极直径为38mm时，则Ca=1/d
式中：
Cx 试样的并联等值电容，单位为皮法（pF）；
C1 电极间距为试样厚度d，且无试样时谐振电容量，单位为皮法（pF）；
C2 有试样时谐振电容量，单位为皮法（pF）；
C 1 极的校正电容值，单位为皮法（pF）；
C 有试样时，测微电极间距等于试样厚度时，测微电极的校正电容值，单位为皮法（pF）；
C 试样的几何电容量，单位为皮法（pF）；
S 电极面积单位为平方厘米（cm2）；
d 试样厚度，单位为厘米（cm）。
10.2.2 介电常数ε的计算
按式（11）计算：
（11）
式中：
Cx 试样的并联等值电容，单位为皮法（pF）；
d 试样的厚度，单位为厘米（cm）；
D 电极的直径，单位为厘米（cm）。
10.2.3介质损耗角正切tan 值的计算
10.2.3.1谐振升高法（Q表法）按式（12）计算：
（12）
10.2.3.2 变电纳法：各种高频损耗测试仪配用测微电极使用时按式（I3）计算：
（13）
式中：
C 无电极时，谐振回路标准电容器指示值单位为皮法（pF）；
Q1 无试样时，电极间距为d时，谐振Q值；
Q2 电极间有试样时的谐振Q值；
△Ci 有试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）；
△C0 无试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）；
Cx 试样的并联等值电容，单位为皮法（pF）。
10.2.4 管状试样测试结果计算
10.2.4.1 试样电容量按式（14）计算：
Cx=C1-C2 （14）
式中：
C1 无试样时，谐振电容量；
C2 有试样时，谐振电容量。
10.2.4.2试样介电常数按式（15）式（16）计算：
（15）
其中： （16）
式中：
L 电极长度，单位为厘米（cm）；
D1、D2 管外径和内径，单位为厘米（cm）。
10.2.4.3 损耗角正切值的计算
与Q表接线柱直接连线时按式（17）计算：
（17）
当高频介质损耗角测试仪与测微电极连接时按式（l8）计算：
（18）
式中：
C1、Q1 无试样时，谐振电容量及Q值；
C2、Q2 有试样时，谐振电容量及Q值；
△Ci 有试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）；
△C0 无试样时两次衰减至谐振峰0.707时，微调电容变化量，单位为皮法（pF）。
注：不同试验环境对试验结果的影响因素参见附录B。
10.3 试验结果以每组试验结果的中位数表示，取两位有效数字。
11、介电常数仪试验报告：
介电常数仪试验报告应包括以下内容：
a） 介电常数仪试样编号；
b） 本标准编号或本标准名称；
c） 介电常数仪试验结果
d） 实验室温度、湿度；
e） 介电常数仪试样的规格；
f） 测元件及电极尺寸；
g） 试样和测试条件的调节；
h） 介电常数仪测量方法和测量电路；
i） 介电常数仪试验电压及频率；
j） 试验者；
k） 试验日期。
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