---

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
ПРОНИЦАЕМОСТЬ И ТАНГЕНС УГЛА
ПОТЕРЬ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

М ЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ В ДИАПАЗОНЕ
ЧАСТОТ 10^э—10¹⁰ Гц

Г

Издание официальное

ОСТ 8.544-86

ГОСУДАРСТВЕННЫЙКОМИТЕТ £рС? ЛО' СТАНДАРТАМ

Мо с к а а

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ

8. А. Валенкевич (руководитель темы); С. К. Артамонова; Т. В. Отрошок

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

Член Госстандарта Л. К. Исаев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государствен­ного комитета СССР по стандартам от 31 марта 1986 г. № 845ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Г

ГОСТ
8.544—86

Взамен
ГОСТ 12723—67,
МИ 367—83

осударственная система обеспечения
единства измерений

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ И ТАНГЕНС УГЛА ПОТЕРЬ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ Методика выполнения измерений в диапазоне частот 10⁹—10 Гц

State system for ensuring the uniformity
of measurements. Relative dielectric pernittivity
and the loss tangent of solid dielectrics
Procedure of measure — ments from 10⁹ to 10l° Hz

ОКСТУ 0008

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 31 марта 1986 г. № 845 срок введения установлен

с 01.01.87

Настоящий стандарт устанавливает методики выполнения из­мерений относительной диэлектрической проницаемости в и тан­генса угла диэлектрических потерь tg 6 твердых диэлектриков: с относительной диэлектрической проницаемостью В от 1,5 до 200 и тангенсом угла диэлектрических потерь tg б от 1-Ю ⁴ до 1-Ю^-2 в диапазоне частот 9-Ю⁹ — 10¹⁰ Гц при использовании ме­тода «вариации длины резонатора»;

с относительной диэлектрической проницаемостью в от 2 до 40 и тангенсом угла диэлектрических потерь tgd от 5-10~⁵ до 1-Ю³ в диапазоне частот 10⁹—10'° Гц при использовании метода «ва­риации частоты и типов колебаний».

Относительные погрешности измерения при доверительной ве­роятности 0,99 не должны превышать: при использовании метода «вариации длины резонатора»; ± 1 % для в от 1,5 до 5; ±2 % для в от 5 до 20; ±3 % для в более 20;

8. 1П^—3

±(15+ )%—для!§8;

произведение e-tgS — не более 0,2;

при использовании метода «вариации частоты и типов колеба­ний»: ±0,3 V'e. % — для в;

10“³

±(²⁰⁴~Ч^)%“±'ія tg8.

Издание официальное Перепечатка воспрещена

1. ★СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

   1. При выполнении измерений должны быть применены сле­дующие средства измерений:

генераторы СВЧ типов Г4—78, Г4—79, Г4—80, Г4—81, Г4—82, Г4—83, с диапазоном частот от 1,1 до 10,5 ГГц и нестабиль­ностью частоты выходного сигнала за любые 15 мин работы, не превышающей 3-Ю^-4;

частотомер электронно-счетный типа 43—54 с преобразователем ЯЗЧ-57 с диапазоном измеряемых частот 0,7—12 ГГц и относи­тельной погрешностью измерения частоты синусоидальных сигна­лов, не превышающей ±5-Ю^-7;

аттенюатор волноводный поляризационный типа ДЗ—ЗЗА с погрешностью измерения, не превышающей ±0,1 дБ;

детекторная головка типа Э7—6, КСВН не более 1,5;

ферритовые вентили типа Э6—44, КСВ'Н не более 1,5;

микроамперметр типа М95 по ГОСТ 8711—60, класса точнос­ти 1,5;

анализатор спектра типа СЧ-27 с диапазоном частот 0,01 — 39,6 ГГц;

измерительные ячейки;

типа ОР-2М (справочное приложение 1);

типов ИЯМТ-1К, ИЯМТ-2К (справочное приложение 2); прижимное устройство (справочное приложение 3).

Приметан и е. Допускается применять средства измерений, точность ко­торых не менее указанной в стандарте.

2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

   1. Измерения относительной диэлектрической проницаемости 8 и тангенса угла диэлектрических потерь tg б образцов, имеющих форму диска, следует выполнять методом «вариации длины резо­натора» или методом «вариации частоты и типов колебаний».

   2. Метод «вариации длины резонатора»

      1. Метод определения относительной диэлектрической про­ницаемости є основан на измерении разности резонансных длин резонатора до и после помещения в резонатор образца диэлектри­ка при фиксированной частоте измерения. Для измерений должен быть применен круглый цилиндрический резонатор, в котором возбуждается магнитный тип колебаний Ноь_?, где р — число по­луволн, укладывающихся по длине резонатора, и оно может ме­няться от 2 до 5.

      2. Метод определения тангенса угла диэлектрических по­терь tg6 основан на измерении изменения интенсивности сигнала, проходящего через резонатор, при помещении в него образца ди­электрика.

   3. Метод «вариации частоты и типов колеба­ний»

      1. Метод измерения относительной диэлектрической проница­емости є основан на сравнении спектра резонансных частот резо­натора до и после помещения образца диэлектрика. Для измере­ний должен быть применен цилиндрический резонатор, в котором возбуждается электрический тип колебаний Е _тп0 , где индексы т и п определяют азимутальное и .радиальное распределение полей.

      2. Метод измерения тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 основан на сравнении нагруженных добротностей пустого ре­зонатора и резонатора с образцом диэлектрика.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

   1. При выполнении измерений относительной диэлектричес­кой проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg д должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

к измерениям допускаются лица, прошедшие инструктаж по тех­нике безопасности при работе с электро- и СВ'Ч^радиоизмеритель- ными приборами;

корпуса всех приборов, используемых при измерениях, должны быть заземлены;

в помещении, где проводят измерения, не должно быть газов и паров веществ, вызывающих коррозию металлических деталей;

отсоединять шины заземления, подключать или отключать меж­блочные и соединительные кабели следует только при выключен­ных приборах.

4. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

   1. При выполнении измерений должны быть соблюдены сле­дующие условия:

температура окружающей среды. °С . . 10—35

относительная влажность воздуха, % • • • 80

атмосферное давление, кПа (мм рт. ст) . . 84—106,7 (630—800).

Изменение температуры в помещении за время измерений не должно превышать ±2°С.

5. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

   1. При подготовке к выполнению измерений методом «вари­ации длины резонатора» должны быть проведены следующие рабо­ты:

собирают измерительную установку по схеме, приведенной на черт. 1;все приборы, входящие в состав установки, подготавливают к работе в соответствии с технической документацией (далее — ТД) на них;

образцы твердых диэлектриков подготавливают к измерениям в соответствии с обязательным приложением 4;

генератор СВЧ настраивают на выбранную частоту диапазона, контроль частоты осуществляют по частотомеру;

измеряют постоянную связи % резонатора, входящего в состав измерительной ячейки 0Р-2М;

поршень опускают вниз до упора и, плавно перемещая его вверх настраивают резонатор в резонанс, по лимбу микрометрической головки поршня с погрешностью ±0,1 мм измеряют резонансную длину резонатора А и снимают показания миллиамперметра (ин­дикатора выходного уровня) ай

затем от точки первого резонанса поршень перемещают дальше вверх до получения второго резонанса и измеряют А и аг;

вычисляют постоянную связи резонатора х

М
~^2(М+1)’ ⁽¹⁾

У ^а2

где 4=0,186

Х₈ =2 (І2—Zi) — длина волны в резонаторе, мм;

7? — радиус резонатора, мм.

Примечание. Изменение частоты генератора за время измерений не дол­жно превышать 100 кГц.

Схема установки для измерения относительной диэлектрической проницаемости в и тангенса угла диэлектрических потерь tgfi образцов методом «вариации длины резонатора»

Г—генератор СВЧ типа Г4—83; 2—ферритовый вентиль типа Э6—44; 3—волновод­ный поляризационный аттенюатор типа ДЗ—ЗЗА; 4—измерительная ячейка типа ОР-2М; 5—детекторная головка типа Э7 6; в—микроамперметр типа М95

(10 мкА); 7—электронно-счетный частотомер типа 43—54 с преобразователем типа ЯЗЧ-87; 8—коаксиальный проводник; S—волновод

Черт. 1

собирают измерительную установку по схеме, приведенной на черт. 2.

Схема установки для измерения
относительной диэлектрической
проницаемости е и тангенса угла
диэлектрических потерь tg6 образцов
методом «вариации частоты
и типов колебаний»

/—набор генераторов СВЧ типа Г4—78 — Г4—-83; 2—измерительная ячейка типа ИЯМТ-1К или ИЯМТ-2К; 3—анализатор спектра типа С4—60 или микроамперметр типа М95; 4—электронно­счетный частотомер типа 43—54 с преобразова­телем типа ЯЗЧ-87; 5—коаксиальный проводник

Черт. 2

Примечание. При измерении относительной диэлектрической проница­емости е от 2 до 4 в установку включают ячейку ИЯМТ-1К, относительной ди­электрической яроницаемости в от 4 до 40 — ячейку ИЯМТ-2К;

все приборы, входящие в состав установки, подготавливают к работе в соответствии с ТД на них;

образцы твердого диэлектрика подготавливают к измерениям в соответствии с обязательным приложением 5.

6. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

   1. При выполнении измерений относительной диэлектричес­кой проницаемости в методом «вариации длины резонатора» дол­жны быть выполнены следующие операции:

настраивают резонатор в резонанс (объем резонатора макси­мален);измеряют резонансную длину резонатора без образца /о с по­грешностью ±0,01 мм;

помещают в резонатор образец диэлектрика;

перемещают поршень резонатора плавно до настройки в резо­нанс;

измеряют резонансную длину резонатора с образцом / е с по­грешностью ±0,01 мм;

вычисляют смещение L по формуле

. (2)

Примечание. Измерения проводят не менее шести раз, поворачивия пос­ле каждого измерения образец вокруг оси на 60 °;

вычисляют среднее арифметическое из результатов измерений.

настраивают резонатор в резонанс;

устанавливают при помощи аттенюатора уровень сигнала на индикаторе выходного уровня; показания индикатора должны сос­тавлять не менее 50 % его шкалы;

отсчитывают введенное затухание А_о по шкале аттенюатора с погрешностью ±0,1 дБ;

помещают в резонатор образец диэлектрика;

настраивают резонатор в резонанс, плавно перемещая пор­шень;

уменьшают ослабление, введенное аттенюатором, до тех пор, пока показания индикатора не станут такими же, как до введения образца;

отсчитывают показания аттенюатора A_s с погрешностью ±0,1 дБ;

вычисляют ослабление, вносимое образцом диэлектрика в изме­рительный тракт по формуле

Л=Д₀-Л_е . (3)

Примечание. Измерения проводят не менее шести раз, вычисляют сред­нее арифметическое из результатов измерений.

помещают образец диэлектрика в измерительную ячейку, на­ложив на торцевые поверхности ячейки электроды из фольги, ре­зиновые прокладки, крышки;

устанавливают ячейку на платформу прижимного устройства и создают давление на крышку ячейки не менее 4-Ю⁴ Н/м² (20 де­лений шкалы индикатора прижимного устройства);

включают ячейку в измерительную установку, подключив гене­ратор, позволяющий проводить измерения на нижней частоте диа­пазона измерительной ячейки;

перестраивают частоту генератора, начиная с нижних частот до получения сигнала на индикаторе выходного уровня.

Примечание. Если в диапазоне частот генератора резонанса нет, приме­няют генератор следующего диапазона:

определяют резонансную частоту f_t по частотомеру, плавно перестраивая частоту генератора в области резонанса, с погрешностью ±0,5 МГц;

измерения проводят не менее трех раз;

вычисляют среднее арифметическое, округляя результат до ±0,5 МГц:

рассчитывают єі по формуле (4), полагая В_п= В

₍

р f 2

Г л = 1,2..., (4)

где fo — резонансная частота пустой измерительной ячейки, соот­ветствующая типу колебаний £oio, приведена в нормативно-техни­ческой документации на измерительную ячейку;

В_п— значения корней функции Бесселя на соответствующих типах колебаний приведены в справочном приложении 6;

зная относительную диэлектрическую проницаемость е, рассчи­тывают последующие дискретные частоты диапазона измеритель­ной ячейки, на которых возможно измерение, по формуле

_f __ ,₅ч

<^en~~rDy є ’

где С — скорость света, мм/с;

D — диаметр измерительной ячейки, мм, приведен в норма­тивно-технической документации на измерительную ячейку;

определяют резонансные частоты f , перестраивая частоту генератора в области резонанса, с погрешностью ±0,5 МГц;

вычисляют среднее арифметическое из результатов измерений; рассчитывают є_я по формуле (4).

Примечания:

1. Измерения следует проводить только на тех частотах, в окрестности ко­торых в пределах 20—30 МГц отсутствуют другие резонансы.

2. Если значение относительной диэлектрической проницаемости е перед на­чалом измерений ориентировочно известно с погрешностью Де, диапазон пере­стройки частоты следует ограничить снизу частотой, рассчитанной по формуле (5), при В_п и 8=8,, в+8д, где Визв — известное значение относитель­ной диэлектрической проницаемости материала образца.