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粉末介质介电常数的测量


进 行测 量 的
,



空 气 与 真 空 的介 电常 数 近似 娜
,

等 若 一 个 平 板 固 定 电 容 器 极 板 间填 充粉 末 口 , 。 时 的 电容 值 为 C 无 粉 末 时为 C 则粉 末 介 电 常 数 表 观值 为
_

理 论 公

式在 不 同 的假 设 模 型 下 可 以 得 , 到各种式 子 下 面 介 绍 几 个 理 论 公 式 , ( 1 ) 设 粉 粒为球 形 并 以 立 方 形 式 对


,

:

称 排列

,


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电 容器 的 C



保 持不 变
二,

每次 只 须 测 量 填 就可 得 少 将 填 充的
,

,

〔l +
乙: ( 2
,

一 3 (。 步
o
r



:

,

)


,

充粉 末 后 的 电 容 值C
,



+ 。

粉 末称 重量 确 定 试 样 粉 末 的 填 充 率 乙 , 我们 所 用 的 填 充 电 极 如 图 3 所 示 这 里 采用 多个 并 联 电容 是 为 了 在 增大 极板 间 隙
,

:



(

2
:

) 设 内 电场 与外 电 场 相 等
一 2 (。 少
。r ,

o 时 仍具 有 较 大 的 C 值 有利 于 准确 测量 而增 大 极 板 间 隙是 为 了 扩 大 测量 粗 细 粉末 的
,


模 型可 得
。: 2

=

范 围和方 便改 变 填充 率



(

3

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,

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2

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,

利 用组
,

份 微小变 化 引 起 表 观 值 分 方程 可 得
c
:



少 微小 变 化 由微 的

:


2

一 少

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+

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犷 下
2

) 从 混 合物 平 均 场 强 E 和 平均感 应 , 强度 D 出 发 并 在 推导 中 精确 至 泰 勒展 开 式 , : 二 次项 得 到 (
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4






1

3

填 充法 电 极 示 意 图
一 屏蔽 盒
3

上面式 中


+

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为 粉 末 介 电 常 数 本征 值 为表 观 值
,

,

一测 量 极

一高 压 极

。r ,

为 媒 质介 电 常 数 为 粉末 填 充率
.



:



,



由表 观 值到本 征 值
,

这些 公式在 一 定 程度 上 都 可 用来 计 算



粉 末 介 电 常 数 由表 观 值 到 本 征 值 的 处 , 有两种 办 法 一 是 外 推 法 二 是 理 论 公



1
2 82 1




实 验 结果及 讨 论

式 法 外推 法是在 测 量 时 改变 粉末 与媒 质 的 混 合 比 例 即改 变填 充率 进 行 一 系 列 测量
, ,
,

,

作 出 才一 乙 关 系 曲线 然 后 外推 到 完 全 用粉
,

2

不 接 触 法 和 填 充 法 测 量 结 果 (见 表 1 ) , 试 样 经 过 干 燥 处 理 测 量 时才 取 出 用
,

末 充满 时 ( 即 填充 率 乙 ) 的介 电常 数 当 粉末 与 媒 质 混 合 的 观 值 就是 本征 值
1
,


:

=

电桥 测量

,

f

=

50H
,

z

从 表 1 中可 看 到 这两 种 方法 测 量 数据 以 及 运 用公式 计 算 l 结果 具 有合 理性 两 为
, ,

IJ UI 月 叨 漪 1

才 同 其本 征 值 呈 线 性 关 系 或 者是 填充 率较
高时
,

外 推 法 具 有较 高 的 准确 性



种 方 法 数据 基本 上 具 有 重 复 性 和 可 比 性 说 明这两种 方法 可 行 可 以 用 来 测 量 粉 末 介 电
,

,

30

各2





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( 公式5 )
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1


.

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.

了公式 8

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.

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.

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.

.

89 9
.

.

.

86 61 47
.

3 64



47

2
2

2
2

62 47 7 46 30 49 9
59
.

2
2

.

.

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.

1 3 1
.

57

.

.

2 2
2 2

.

0 0 0 0 0

.

278 318

1 3 1 1 33
.



2
2

.

55 37
.

2
2

.

2
2 2 2


50
33

42
28

.

.

.

.

.

.

3 86
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.

1
1

.

47
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2 61 2 73
.

2
2

.

.

55
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.

48
57
.



.

.

.

2 2 3 3 3

.

.

1
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.

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.

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59 5 8

.

42 43

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.

84

3

.



.

常教

,

实 验也 表 明
2
.

,

应 用填 充法 较 为 方 便
2



对这 种 情况
,

,

在采 用 接触 法 测 量 时
,

,

必须 实

,

接 触法 测量 结 果 ( 见 表

)
f二 50H
z

表2



料 一


}


试 样重 量
G (g )


}

.

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2

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聚 氯 乙烯粉末

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一 … 土竺一

才能 保证 少 值 准确 性 考虑 到 进 行 这 项工 作 也 不 容易 的 建议 选 用 填 充 法 或不 接 触 法 进 行 测 量 上述表 中 数 据 的 分 散 性 其 主 要 原 因 : ( 1 ) 不 接 触 法两 次 测量 时 测 量 极 开 有 启 过 可 能 引入 偏差 建 议 开 启前 后 进 行 定 点定位 可 减 小 偏 差 ( 2 ) 试 样 厚度 以及


测 电极 压 上 试 样 的 实 际 厚 度

,

,

,



,



~



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}



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?

填 充 率 的 偏差会影 响计算 结果 , ( 3 ) 夹层 ; 极化 的 影 响 ( 4 ) 粉 末 粒 度 大 小 的影 响 我 们 对粉 末 粒度 大小 的影 响 做 了探 4 是 不 同粒度 的环 氧粉末 的 测 量 结 果 讨 图


,

,





4

中表 明在所 考 查 的 粒 度 范 围 内

,



中 试 样 重 量 是 在 同 一 体积 不 同 填 充 率 下称 得 的 从 这 个结果 可 以 看 到 重 量 G



,

2



,

增加 现象

c

反 少 而 下降
,

,

实 验 中多 次 发 生 这种
,





一 一

,

且数 据 分 散 性较 大
,

G 与才 的 这 种

现 象实 属 反 常 究 其 原 因 主 要 是在 不 同填 , 充 率 下 测 量 极 ( 具 有 一 定 重量 ) 对 粉 体 试 样有 压 缩 作 用



,

改 变 了 试样 厚 度
,
,

,

而 才 值





,

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I, 。

呀。

,

3,

(日)

是 由 固 定圈 厚 度代 入 计 算 的

必 然 会 引入 偏


填充 率小 时

压 缩 后 试样 厚 度 变 化 较




,

故 才 反 而偏 大

反之亦然

因此

,



图4

粒 度对粉 末介 电 常数 ( 环氧

粉末 ) 的影 响
31

末 越细

其 介 电 常 数 测 量 值 越大 这个 规 律 立 以 及 粉末 粒 度与 介 电常 数 的 关 系 是否 成


,



主 要参考文献
〔1

并 在 理 论 公 式 中 如 何计 及 粒 度 的 因 素
待 于进 一步 深 入研 究


,

还汀
r

〕 刘耀 南

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: 邱公 打
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机 械工

业 出版 社
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: ,



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行 讨论





少 乙 呈 非线 性 关 系 与

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填 充 法 和 不 接 触 法 可 测量 扮 末 介 质 介 电 常 数 填 充 法 在 测 量 中较 为 方 便 不接 触 法 在 两 次 测 量 中 电极 要 求 对 位 用 接 触法 测 量 时 每次 必 须实 测 电 极 间 试 样 厚 度 2 粉 末 与周 围媒 质 的介 电 数常 相 差 不 大 时 本 文 ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 四 个公 式 均
,
,

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,

,

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〔9 〕 朗道
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连续 媒 质 电 动 力 学
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人 民 教 育 出版 社
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可应用 对 于 介 电常 数 相差 较 大 时 用 ( 8 ) 式 计 算最 好 ( 6 ) 式 次之
,
,

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:

.

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D

:

A P PL

Ph y s

3

,



( 19 7 0 ) P 1 6 4 8
1 〔 1 〕 口 营义 夫

静 电 手册

,

科 学 出 版社 1 9 8 3

绝 缘材 料快 速 热老 化试验方 法 研 究 中
几 个重 要 问题 的讨 论
西 安 绝 缘 材料 应 用 研 究所
手 向

张盈 锁


,

本 文时 绝 缘材料 快速热 老 化 方 法 研 完 中

一 些 根 木性 的 问题


提出

了作 者 的 分

析及看法

,

以 期 引 起讨 论

,

促 如 之一 领 城 的 研 究 和 发 从




, ,


,


国 际 上 对 于 绝 缘材 料 快 速 法 的研究 已 “ 有 三十多年 了 报导 的 方 法 接 近 选。种 〔” 〕 总 的情 况 是

它 们的 准 确度 当 然 是 高 可 靠 性 自然 也是 好 的 这 种 看 法对 吗 ? , 换 句 话 说 理论 论 证 在 快速 法 的研 究 中 应

推导

,



有人 就认 为

,

,

,

报导 多 讨 论 少 有 关的 一 , 些 重要 的 学 术 间 题 长 期 得不 到 统 一 甚 至 一 些 棋糊 的 观 点 似 乎 还 为 不 少 学 者 所
, ,


,

该 处 于 什 么 地位 ? 再 比 如 快 速 法 的 准 确 度 及 重 复性 应 如 何检 验 ? 其结 果 应 如 何 表
,

不?

? ?

?


, ,


,

接 受 这 样 就 在 较 大程 度 上 影 响 了 这 一 学 , 科 的 进 步 妨 碍 了某 些 问 题 的 解 决 比 如 “ E A P ( 相 等 老化 过 程 ) 法 〔 〕 及 T O O F
,



,

,



t今





,



已们 都 有 一 个 看 米好 象 严 格 的理 论

本 文 以 讨论 的 问 题 为 中 心 以 各 种 方 法 作 为例 子 阐 明 作 者对 所 举 问 题 的 看 法 抛 砖 引玉 以 便促 进 在 这 领 域 的研 究 及 发 展 不 言 而 喻 作者 的 观点 当 然 不 可 能 全 是 对 的 请批 评 指 正
,


,






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