ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
М
Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ
Н. М. Карих, канд. техн, наук; Н. Л. Яцынина, канд. техн, наук
ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
Член Госстандарта В. И. Кипаренко
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 июня 1979 г. № 2112ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Государственная система обеспечения единства измерений МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ а
ПРОНИЦАЕМОСТИ И ТАНГЕНСА УГЛА I ОСТ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДИАПАЗОНЕ
ЧАСТОТ 0,2-? 1 ГГц 8.358—79
State system for ensuring the uniformity
of measurements.
Method of making measurements of relative
permittivity and dielectric loss tangent in the
frequency range of 0,2 to I GHz
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 июня 1979 г. Не 2112 срок введения установлен
с 01.07.1980 г.
Настоящий стандарт распространяется на твердые диэлектрические материалы толщиной не менее 0,5 мм с относительной диэлектрической проницаемостью є = 2-^20 и тангенсом угла диэлектрических потерь tg<S РЮ-4— 110 і и устанавливает методы измерений є и tg6 этих материалов в диапазоне частот 0,2-? 1,0 ГГц.
В стандарте учтены рекомендации СЭВ по стандартизации PC 604—66, стандарты МЭК 377—2 и ИСО 6—77 в части методов и средств измерений.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Измерение относительной диэлектрической проницаемости є и тангенса угла диэлектрических потерь tg <5 производят следующими методами:
резонансным методом, основанным на использовании измерителей добротности, тороидальных резонаторов и коаксиальных резонаторов постоянной и переменной длины;
методом измерения в линиях передач, основанным на использовании коаксиальных измерительных систем.
Погрешность измерения при доверительной вероятности 0,95 не должна быть более:
±(1-т-4)'°/о—Для относительной диэлектрической проницаемости 2 —20;
± (20 + 0,005/tg6 ) '%—для тангенса угла диэлектрических потерь 1 • 10“44-1 • 10-1.
П
Издание официальное
ерепечатка воспрещена© Издательство стандартов, 1979ОТБОР ОБРАЗЦОВ
Порядок отбора образцов из партии и их подготовка к измерениям (увлажнение, сушка, выдержка) должны быть указаны в стандартах или технических условиях на материалы.
Число образцов для измерений указывают в стандартах или технических условиях на материалы конкретного вида. При отсутствии таких указаний число образцов должно быть не менее трех.
В зависимости от метода измерений образец должен быть выполнен:
в виде плоскопараллельного диска — при резонансном методе;
плоской коаксиальной шайбы — при методе измерения в линиях передач и резонансном методе.
Образец в виде плоскопараллельного диака должен быть выполнен в соответствии с черт. 1.
Черт. 1
Толщина образца диэлектрика h при измерении посредством измерителей добротности зависит от значений тангенса угла диэлектрических потерь с учетом пределов измеряемых емкостей и должна быть не более 5 мм для tg6 = 1-Ю-3 и 3 мм для tgfi =1-10-2-?1-1С--1.
Толщину образца диэлектрика h при измерении в тороидальном резонаторе выбирают любой їв пределах от 0,5 до 2 мм независимо от значения тангенса угла диэлектрических потерь.
■2.4.3. Толщину образца измеряют в семи точках, обозначенных на черт. 2.
При расчете берут среднее арифметическое значение всех измерений. Погрешность измерения толщин от 0,5 до 1 мм не должна превышать ±0,001 мм, свыше 1 мм — ±0,01 мм.
Образец в виде плоской коаксиальной шайбы должен быть выполнен в соответствии с черт. 3.
Размеры образцов для испытаний в коаксиальных трактах выбирают в соответствии с сечением тракта. Испытуемый образец запрессовывают в контактные кольца толщиной S для ликвидации погрешности за счет зазора между образцом и резонатором и для фиксации образца в максимуме электрического поля.
Черт. 2 Черт. 3
Толщина образца диэлектрика должна быть от 1 до 10 мм.
Толщину образца измеряют в семи точках, обозначенных на черт. 4, с погрешностью не более ±0,01 мм. При расчете берут среднее арифметическое значение всех измерений.
Черт. 4
Квалитеты точности, классы шероховатости поверхности, степени отклонения от параллельности, цилиндричности, соосности при обработке неорганических и органических материалов выбирают из таблицы.Наименование параметра |
Материалы |
|
неорганические |
органические |
|
Квалитет точности по СТ СЭВ 145—75 |
3 |
7 |
Класс шероховатости по ГОСТ 2789—73 |
11 |
7 |
Отклонение от параллельности по ГОСТ 10356—63 |
III |
VI |
Отклонение от плоскостности по ГОСТ 10356—63 |
III |
VII |
Отклонение от цилиндричности по ГОСТ 10356—63 |
IV |
VII |
Отклонение от соосности по ГОСТ 10356—63 |
III |
VI |
Наносить маркировку іна (поверхность образцов не допускается.
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ
Средства измерений, используемые для определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, и их основные технические характеристики приведены в справочном приложении 1.
Допускается применять другие средства измерений, работающие в диапазоне частот 0,2-—I ГГц и удовлетворяющие требованиям п. 1.2 и техническим характеристикам, приведенным в справочном (приложении 1.
Поверку средств измерений осуществляют стандартными образцами, аттестованными метрологическими органами Госстандарта в соответствии с ГОСТ 8.274—78.
Вспомогательные средства измерений и их основные технические характеристики приведены в справочном приложении 2.
ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
При проведении' измерений измерителем добротности типа ВМ 409G (ВМ. 409Е) в комплекте с приставкой ВР 4090 присоединяют их друг к другу в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
При проведении измерений приборами типов Ш2-4, ИПДП и КР-500 собкрают установку, электрическая структурная схемі которой приведежа на черт, 5.
/•—генератор стандартных сигналов; 2—стабилизатор; 3—предельный аттенюатор; 4*-частото- метр; S—развязывающее устройство (аттенюатор); 6—фильтр нижних частот; 7—резонатор; б—кристаллический детектор; Р—измерительный усилитель.
Черт. 5
При проведении измерений на измерительной линии собирают установку, электрическая структурная схема которой приведена на черт. 6.
/—генератор сигналов; 2—развязывающее устройство (аттенюатор, вентиль); 3—измерительная линия; 4—индикаторный прибор; 5—измерительная ячейка ДП.
Черт. 6
Подготавливают к работе основные и вспомогательные средства измерений.
При проведении измерений соблюдают нормальные условия по ГОСТ 22261—76.
Перед проведением измерений на приборе типа ИПДП проводят его частотную градуировку.ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
Относительную диэлектрическую проницаемость є и тангенс угла диэлектрических потерь tg6 резонансным методом измеряют при помощи измерителя добротности, а также приборов типов ИПДП, КР-500 и Ш2-4.
Измерения при помощи измерителя добротности выполняют в последовательности, приведенной ниже:
устанавливают рабочую частоту измерителя добротности;
помещают образец диэлектрика в измерительную ячейку приставки ВР 4090;
настраивают прибор в резонанс по максимальному отклонению стрелки индикатора;
снимают показания по отсчетному устройству приставки dlt ио- шкале измерительного конденсатора С и по шкале измерителя добротности Q(;
вынимают образец и настраивают прибор в резонанс изменением положения подвижного электрода измерительной ячейки;
снимают показания по отсчетному устройству измерительной ячейки di и по шкале измерителя добротности Qi.
Измерение при помощи прибора типа ИПДП выполняют в последовательности, приведенной ниже:
устанавливают рабочую частоту генератора при помощи частотомера;
помещают образец диэлектрика в резонатор и настраивают его на рабочую частоту по максимальному отклонению стрелки индикатора;
по отсчетным устройствам снимают показания, соответствующие положению максимума di и ширине резонансной кривой? її—її на уровне 7г от показания индикатора при резонансе. Положение максимума определяют методом «вилки»;
вынимают образец и настраивают резонатор по максимальному отклонению стрелки индикатора;
по отсчетным устройствам снимают показания, соответствующие положению максимума d} и ширине резонансной кривой /і—Is на уровне 7г! от показания индикатора при резонансе. Положение максимума определяют методом «вилки».
Измерение при помощи прибора типа КР-500 выполняют в последовательности, приведенной ниже:
настраивают прибор в резонанс по максимальному отклонению стрелки индикатора изменением частоты генератора и снимают показания частотомера, соответствующие максимальному отклонению стрелки индикатора f2pa и ширине резонансной кривой на уровне 7s от показания индикатора при резонансе A ft;
помещают в резонатор образец, повторяют операции, перечисленные выше, снимают показания f ірЄЗ и Afi.
Измерение при помощи прибора типа Ш2-4 выполняют в последовательности, приведенной ниже:
определяют электрическую длину L, добротность резонатора Q 2х, положение максимума а2 и ширину А /2 резонансной кривой пустого резонатора;
помещают образец диэлектрика в резонатор и снимают показания, соответствующие положению максимума а7 и ширине АД резонансной кривой на уровне V2 от показания индикатора при резонансе.
Относительную диэлектрическую проницаемость в и тангенс угла диэлектрических потерь tgS методом измерений в линиях передач определяют в последовательности, приведенной ниже:
помещают образец диэлектрика в измерительную ячейку ДП и присоединяют ее к измерительной линии;
определяют значение коэффициента стоячей волны напряжения и смещение минимума кривой распределения напряжения АЛК; помещают образец диэлектрика в измерительную ячейку ДП на расстоянии А/4 от короткозамыкателя и присоединяют ячейку к измерительной линии;
определяют значение коэффициента стоячей волны напряжения /СскУк и смещение минимума кривой распределения напряжения вдоль линии Хх.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение при помощи измерителя добротности
Диэлектрическую проницаемость 8 для образцов диаметром, равным диаметру электродов, определяют по формуле
(1>
r
1 ,, ’І =
f?(0,5-f-rfg) _ 0,5 Q,54-da 0J5. 0,5-НД^(0,5-НД) П 0,5 dtП 0,5
где h — толщина образца диэлектрика, см;
г — радиус образца, см;
d, dz — расстояние между электродами измерительной ячейки с образцом и без него, см.
Тангенс угла диэлектрических потерь tg6 для образцов, равных по диаметру электродам, вычисляют по формуле
(
(2>
Q2-Qt)(C+l,3)M2ІУ.ЗбСіОг
где
b = (l-^LcdCy
Qi, Qz — добротность резонансной системы с образцом и без него,.
С — резонансное значение емкости, считываемое по шкале измерителя добротности, пФ,<о — круговая частота, Гц,
Lea— индуктивность электродов конденсатора, Гн.
Измерение при помощи прибора типа ИПДП
Диэлектрическую проницаемость е для образцов, равных по диаметру электродам, в случае выполнения условия ива- зистационарности є <0,24 определяют по формуле (1). При несоблюдении условия квазистационарности е >0,24 диэлектрическую проницаемость определяют по формуле
е=_4__[ 1+і/ i+f ((з)
(Pr)» [ 1+2/в(рг)(Л-^+гіг) V Г
где р — фазовая постоянная, рад/см,
Jo (pr), 71 (рг)— функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков.