CN111398688B - 一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法 - Google Patents

一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及陶瓷检测技术领域，尤其为一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法，包括以下步骤：A、准备实验材料：一个平行板电容器、若干份相同规格的陶瓷样品；B、检测介电常数：①静电场，②交变电磁场；C、检测介质损耗：①伏安法，②过零点时差比较法；D、统计与总结。本发明通过对实验材料预先进行清洗、烘干处理，排除表面泄露的影响；在检测介电常数时，分别模拟标准大气压、真空环境以适用于检测要求，在检测介质损耗时，采用金属网罩屏蔽外界电场干扰；通过去除最大最小值，然后分别计算各组数据的平均值，降低结果误差，从而有效地提高了陶瓷特性的检测精度。

Description

一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法
技术领域
本发明涉及陶瓷检测技术领域，具体为一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法。
背景技术
陶瓷及其相关制品，以多种卓越的性能在生产、生活中有着广泛应用，其中，采用陶瓷制造的电器、电子元件，具有优越的绝缘性能，主要体现在高介电常数、低介质损耗两方面。
现有技术中，已存在针对陶瓷等物品的介电常数(εr)、介质损耗(QxF值)的检测仪器，但仪器价格高、维护难且需要专业人员操作。因而在实际检测时，许多实验人员依旧采用简易的人工检测方法，在此方面则存在一定的常见问题，一是检测环境的干扰源较多，例如在检测介电常数时，容易受到大气压、空气湿度的影响；在检测介质损耗时，容易受到周围电磁干扰；二是人工检测时往往仅采取某一种方法，且实验样本单一，也导致误差增大等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法，具备抗干扰、多对照的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法，包括以下步骤：
A、准备实验材料：一个平行板电容器、若干份相同规格的陶瓷样品；
B、检测介电常数：①静电场，②交变电磁场；
C、检测介质损耗：①伏安法，②过零点时差比较法；
D、统计与总结：分别记录两个检测项目的若干组测试数据，先去除最大、最小值，然后分别计算各组数据的平均值，作为最终结果。
优选的，所述步骤A中需对平行板电容器和陶瓷样品预先进行清洗、烘干处理。
优选的，所述步骤B-①中具体内容如下，
在标准大气压下，以干燥空气为介质，测定电容器两极板之间的距离，通入直流电源，测试出电容值C0；保持极板间距一致，在两极板之间插入陶瓷样品，测试出电容值Cx，即可根据公式εr＝Cx/C0计算出介电常数。
优选的，所述步骤B-②中具体内容如下，
在真空环境下，保持极板间距一致，通入交流电源，测试出电容值C1；相同条件下，在电容器两极板之间插满陶瓷样品，测试出电容值C2，代入公式C＝(εS/4πkd)中，计算出电容值的增大倍数即为介电常数。
优选的，所述步骤C-①中具体内容如下，
在金属网罩中，将陶瓷样品串联入交流电路中，检测其端电压向量和电流向量，计算二者之比得到阻抗向量，再根据Zx的实部和虚部，进一步计算求得介质损耗值。
优选的，所述步骤C-②中具体内容如下，
在金属网罩中，将陶瓷样品串联入交流电路中，检测其端电压和电流过零时刻的两个值，计算求得两个值的相位差，即为介质损耗角δ，进一步计算求得介质损耗值；
利用脉冲技术求得两个值的值差，设定计数器显示的脉冲数为n、频率为f,则△t＝n/f,从而计算出介质损耗角的分辨率为2π/Tf，通过提高脉冲频率，即可提高分辨率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过对实验材料预先进行清洗、烘干处理，排除表面泄露的影响；在检测介电常数时，分别模拟标准大气压、真空环境以适用于检测要求，在检测介质损耗时，采用金属网罩屏蔽外界电场干扰；通过去除最大最小值，然后分别计算各组数据的平均值，降低结果误差，从而有效地提高了陶瓷特性的检测精度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的对照组，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种陶瓷高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF值)的检测方法，包括以下步骤：
A、准备实验材料：一个平行板电容器、若干份相同规格的陶瓷样品；
B、检测介电常数：①静电场，②交变电磁场；
C、检测介质损耗：①伏安法，②过零点时差比较法；
D、统计与总结：分别记录两个检测项目的若干组测试数据，先去除最大、最小值，然后分别计算各组数据的平均值，作为最终结果。
所述步骤A中需对平行板电容器和陶瓷样品预先进行清洗、烘干处理。
所述步骤B-①中具体内容如下，
在标准大气压下，以干燥空气为介质，测定电容器两极板之间的距离，通入直流电源，测试出电容值C0；保持极板间距一致，在两极板之间插入陶瓷样品，测试出电容值Cx，即可根据公式εr＝Cx/C0计算出介电常数。
所述步骤B-②中具体内容如下，
在真空环境下，保持极板间距一致，通入交流电源，测试出电容值C1；相同条件下，在电容器两极板之间插满陶瓷样品，测试出电容值C2，代入公式C＝(εS/4πkd)中，计算出电容值的增大倍数即为介电常数。
所述步骤C-①中具体内容如下，
在金属网罩中，将陶瓷样品串联入交流电路中，检测其端电压向量和电流向量，计算二者之比得到阻抗向量，再根据Zx的实部和虚部，进一步计算求得介质损耗值。
所述步骤C-②中具体内容如下，
在金属网罩中，将陶瓷样品串联入交流电路中，检测其端电压和电流过零时刻的两个值，计算求得两个值的相位差，即为介质损耗角δ，进一步计算求得介质损耗值；
利用脉冲技术求得两个值的值差，设定计数器显示的脉冲数为n、频率为f,则△t＝n/f,从而计算出介质损耗角的分辨率为2π/Tf，通过提高脉冲频率，即可提高分辨率。
对照组一：
本对照组内容和实施例内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：在步骤A后，直接采用高精度检测仪检测该陶瓷样品的高介电常数(εr)和低介质损耗(QxF)，该检测仪的型号可为LJD-B/LJD-C。
对照组二：
本对照组内容和实施例内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：在步骤B中，只选用一种检测方法，并在常规室温环境下进行测试，忽略气压和空气湿度的影响。
对照组三：
本对照组内容和实施例内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：在步骤C中，只选用一种检测方法，并取消金属网罩的设置，忽略外界电磁干扰的影响。
表一：
Figure BDA0002439104270000041
Figure BDA0002439104270000051
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种陶瓷高介电常数和低介质损耗值的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、准备实验材料：一个平行板电容器、若干份相同规格的陶瓷样品；
B、检测介电常数：
①静电场：在标准大气压下，以干燥空气为介质，测定电容器两极板之间的距离，通入直流电源，测试出电容值C0；保持极板间距一致，在两极板之间插入陶瓷样品，测试出电容值Cx，即可根据公式εr＝Cx/C0计算出介电常数;
②交变电磁场：在真空环境下，保持极板间距一致，通入交流电源，测试出电容值C1；相同条件下，在电容器两极板之间插满陶瓷样品，测试出电容值C2，代入公式C＝(εS/4πkd)中，计算出电容值的增大倍数即为介电常数；
C、检测介质损耗：①伏安法，②过零点时差比较法；
D、统计与总结：分别记录两个检测项目的若干组测试数据，先去除最大、最小值，然后分别计算各组数据的平均值，作为最终结果。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷高介电常数和低介质损耗值的检测方法，其特征在于：所述步骤A中需对平行板电容器和陶瓷样品预先进行清洗、烘干处理。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷高介电常数和低介质损耗值的检测方法，其特征在于：所述步骤C-①中具体内容如下，
在金属网罩中，将陶瓷样品串联入交流电路中，检测其端电压向量和电流向量，计算二者之比得到阻抗向量Zx，再根据阻抗向量Zx的实部和虚部，进一步计算求得介质损耗值。
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