Материалы диэлектрические. Методы определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 100 до 5х10 в ст. 6 Гц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

Г

МАТЕРИАЛЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДИАПАЗОНЕ

ЧАСТОТ от 100 до 5-10® Гц

ГОСТ 22372—77

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне
частот от 100 до 5 -106 Гц
Dielectric materials. Methods of determination of permittivity and powerfactor with in a frequency range of 100 to 5- 106 Hz
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 18 февраля 1977 г. № 424 срок действия установлен
с 01.01 1978 г.
о 01.01 1983 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на диэлектрические ма­териалы и устанавливает методы определения относительной ди­электрической проницаемости (диэлектрической проницаемости) є и тангенса угла диэлектрических потерь tgd в диапазоне частот от 100 до 5-10® Гц. -
Методы испытаний, приведенные в настоящем стандарте, при­менимы в интервале температур от минус 60 до плюс 250°С.
Стандартне распространяется на диэлектрические материалы в виде пленок толщиной менее 0,015 см.
Стандарт соответствует рекомендациям СЭВ по стандартиза­ции PC 604—70 и PC 3277—71 за исключением диапазона частот.

1. МЕТОДЫ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

I
1.1. Порядок отбора, способ обработки и число образцов для испытаний твердых диэлектрических материалов должны быть указаны в стандартах или другой нормативно-технической доку­ментации на испытуемый материал. При отсутствии таких указа­ний число образцов должно быть не менее трех.
1.2. Образцы для испытаний твердых диэлектрических мате­риалов должны быть изготовлены в виде круглых, квадратных пластин или цилиндрических трубок.
1.3. Поверхность образца должна быть ровной, гладкой, без трещин, складок, вмятин, царапин, посторонних включений и дру­гих дефектов. При необходимости поверхность образца должна
Перепечатка воспрещена
Переиздание. Ноябрь 1978 г.
быть очищена растворителем, не влияющим на свойства материа­ла.
1.4. Толщина и площадь испытуемых образцов должны быть такими, чтобы, емкость конденсатора, полученная после нанесения электродов на испытуемый образец, была достаточной для опре­деления диэлектрической проницаемости с погрешностью в пре­делах ±4%. При этом диаметр или ширина плоского образца дол- ’ жны быть от 2,5 до 15 см, а длина трубчатого образца — от 10 до 30 см. Во всех случаях отношение диаметра образца к его толщине должно быть не менее 10.
Для материалов с боЛыпой (е>30) диэлектрической проницае­мостью допустимы образцы меньшего диаметра, но не менее 1 см.
1.5. Толщина образца должна определяться как среднеарифме­тическое результатов измерений его не менее чем в пяти точках, равномерно расположенных по поверхности образца. Погрешность измерения толщины t в каждой, точке должна быть в пределах ± (0,(Ш+0,0002) см. Каждое из измеренных значений толщины не должно отличаться от-среднеарифметического более чем на 5%
при толщинах меньше 0,05 см и на 2% при толщине 0,05 см и лее.
1.6. Измерение диэлектрической проницаемости и тангенса уг-
ла диэлектрических потерь материала должно проводиться на ном и том же образце.
•1.7. Число испытываемых проб, объем пробы, необходимый для проведения одного испытания для жидкого диэлектрического ма­териала, должны выбираться в соответствии с ГОСТ 6581—75.
* в) индикатор, используемый в качестве указателя равновесия моста, должен быть достаточно селективным, чтобы исключить влияние искажения формы кривой питающего напряжения. Ос­лабление второй гармоники по отношению к основной должно быть не менее 35 дБ;
г) основная погрешность прибора (установки), применяемого для измерения емкости С и тангенса угла диэлектрических потерь» tgd конденсатора в диапазоне емкостей от 20 до 1000 пФ, должна быть в пределах: ±(0,01 С+1) пФ при измерении С;
±(0,05 tgd+0,0002) при измерении tg d.
2.2. Установка для температурных измерений, в которую кроме приборов для определения е, tgd и измерительной ячейки входят измерительная камера с системами нагрева, охлаждения, терморе­гулирования и приборов для измерения температуры, должна удов­летворять следующим требованиям:
а) объем измерительной камеры должен быть достаточным для размещения измерительной ячейки и обеспечивать возможность смены образца;
б)' металлические элементы камеры должны быть стойкими к повышенной температуре и окислению, а также достаточно проч­ными. Наиболее приемлемыми для этой цели являются нержавею­щая сталь и латунь; /
) конструкция камеры не должна ухудшать электрические свойства измерительной ячейки, собственная емкость измеритель­ной ячейки должна быть минимальной и не меняться в процессе измерения;
) измерительная камера должна обеспечивать равномеріное распределение температуры по всему объему. Перепад темпера­тур в месте расположения образца це должен превышать 2°С. При -необходимости конструкция камеры должна предусматривать при­нудительное перемешивание воздуха; •
) измерительная ячейка и образец не должны подвергаться прямому облучению от нагревательных элементов;
) система терморегулирования должна обеспечивать равно­мерное изменение температуры в камере со скоростью от 1 до 15°С в минуту или поддержание температуры на постоянном уровне. Ко­лебания температуры при ступенчатом нагреве в месте располо­жения образца во время измерения должны быть в пределах ±19С;
) измерение температуры должно проводиться термопарами или другими устройствами, обеспечивающими погрешность измере­ния в пределах ±ГС. Термопары должны располагаться в мак­симальной близости от образца и не должны влиять на результа­ты измерений. В камере, рассчитанной на одновременное испыта­ние нескольких образцов, термопары должны располагаться воз­ле каждого образца;
) при низких температурах необходимо предусматривать ме­ры, исключающие конденсацию влаги на поверхности образца, электродах и изоляции (например, обдув парами жидкого азота).
2.3. Перечень измерительной аппаратуры приведен в справоч­ном приложении.

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

3.1. Нормализация и кондиционирование образцов проводятся в соответствии с требованиями, указанными в стандартах Или другой нормативно-технической документации на материалы. При отсутствии таких указаний нормализация твердых образцов долж­на проводиться в нормальных климатических условиях по ГОСТ 6433.1—71 в течение 48 ч, а жидких.— по ГОСТ 6581—75.
3.2. Электродные системы
3.2.1. При измерении допускается применять двухэлектродную или трехэлектродную систему в зависимости от применяемых средств измерений.
3.2.2. Трехэлектродную систему применяют для измерения во всем диапазоне частот. В трехэлектродной системе (табл. 1) ис- ч пользуют потенциальный электрод 1, измерительный электрод 2 и охранный электрод (охранное кольцо) 3.
Диаметр измерительного электрода, который рекомендуется выбирать из ряда: 1; 2,5; 5; 7,5; 10 см, должен быть указан в стан­дартах или другой нормативно-технической документации на ма­териал. Диаметр потенциального электрода должен быть не менее внешнего диаметра охранного электрода. Ширина охранного элек­трода должна быть не менее двойной толщины образца, а зазор между измерительным и охранным электродами g должен быть наименьшим. Рекомендуемая ширина охранного электрода—де' менее 1 см, а ширина зазора —не более 0,2 см.
Для трубчатых образцов ширина потенциального электрода должна быть от 7,5 до 30 см, ширина охранного электрода — не менее 1 см. Площадь измерительного электрода должна соответст- . вовать площади круглого электрода, вычисленной из приведенного
выше ряда.
Формулы для определения емкости трехэлектродной системы в вакууме Со, необходимые для вычисления диэлектрической прони­цаемости, приведены в табл. 1 и на черт. 1.
3.2.3. Двухэлектродную систему рекомендуется использовать, если приборы не позволяют подключение охранного электрода и поверхностной проводимостью образца можно пренебречь.
3.2.4.
Таблица 1
ычисления Со при измерениях с применением
трехэлектродной системы
Размеры в см
Межэлектродная емкость в
вакууме CDt пФ

Размеры электродов выбираются в соответствии с п. 3.2.2. В двухэлектродной системе (табл. 2) электроды могут быть меньше образца или доходить до края образца.
Если электроды одинаковы и меньше чем образец, то они дол­жны отстоять от края не менее чем на двойную толщину образца. При этом несоосность электродов не должна превышать 1% диа­метра измерительного электрода.
Если электроды неодинаковы, то диаметр большего электрода должен превышать диаметр меньшего по крайней мере на двойную толщину образца.

При вычислении диэлектрической проницаемости необходимо учитывать краевую емкость Се и емкость по отношению к земде С2. Емкость образца Сх определяют по формуле
(1)
где С' —измеренное значение емкости. А*
Значения поправочного коэффициента В

Истинное значение тангенса угла диэлектрических потерь tgd образца вычисляют по формуле
tgd=-^-tgd, (2)
I где tgd' — измеренное значение тангенса угла диэлектрических потерь.
Формулы для вычисления Со и Се приведены в табл. 2 и на черт. 2. Значение емкости Cz должно определяться измерением.
3.3.1. Электроды для.твердых образцов должны изготовляться: а) из металлической фольги (из олова, свинца — по ГОСТ 18394—73 или из сплавов этих металлов толщиной до 50 мкм, алю­миния— по ГОСТ 618—73 толщиной .до 15 мкм или отожженного алюминия толщиной до 30 мкм). Электроды притираются к об­разцу с помощью тонкого слоя конденсаторного вазелина — по ГОСТ 5774—76, конденсаторного масла — по ГОСТ 5775—68. кремнийорганической жидкости по ГОСТ 10916—74 или другого аналогичного, материала, обладающего малыми диэлектрическими потерями (tgd не более 3-10~4);

Таблица 2
* а
Формулы для вычисления Со и Се при измерениях с применением
*
двухэлектродной системы
Размеры в см

єг —задаваемая диэлектрическая проницаемость образца.
Се — емкость, учитывающая неоднородность электричес­
кого поля на концах пластин конденсатора.
)
) в виде слоя серебра, цин­ка или алюминия, нанесенного на поверхность образца вжига- нием, катодным распылением или испарением в вакууме. Края так