Главная/Нормы и стандарты/ГОСТ 8.358-79 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Методика выполнения измерений относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот 0,2-1 ГГц.

ГОСТ 8.358-79 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Методика выполнения измерений относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот 0,2-1 ГГц.

ГОСТ 8.358-79

Группа Т88.5*

__________________________

* В указателе "Национальные

стандарты" 2005 г. группа Т86.8. -

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Государственная система обеспечения единства измерений

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 0,2

1 ГГц

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 1 GHz

Дата введения 1980-07-01

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам

ИСПОЛНИТЕЛИ

Н.М.Карих, канд. тех. 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 года N 2112

Настоящий стандарт распространяется на твердые диэлектрические материалы толщиной не менее 0,5 мм с относительной диэлектрической проницаемостью

20 и тангенсом угла диэлектрических потерь

1·10

и устанавливает методы измерений

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.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Измерение относительной диэлектрической проницаемости

и тангенса угла диэлектрических потерь

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.

1.2. Погрешность измерения при доверительной вероятности 0,95 не должна быть более:

±(1

4)% - для относительной диэлектрической проницаемости 2

20;

±(20+0,005/

)% - для тангенса угла диэлектрических потерь 1·10

1·10

2. ОТБОР ОБРАЗЦОВ

2.1. Порядок отбора образцов из партии и их подготовка к измерениям (увлажнение, сушка, выдержка) должны быть указаны в стандартах или технических условиях на материалы.

2.2. 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.

2.3. 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.

2.4. Образец в виде плоскопараллельного диска должен быть выполнен в соответствии с черт.1.

Черт.1

2.4.1. Толщина образца диэлектрика

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

=1·10

и 3 мм для

=1·10

1·10

2.4.2. Толщину образца диэлектрика

при измерении в тороидальном резонаторе выбирают любой в 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.

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.

2.5. Образец в виде плоской коаксиальной шайбы должен быть выполнен в соответствии с черт.3.

Черт.3

Размеры образцов для испытаний в коаксиальных трактах выбирают в соответствии с сечением тракта. Испытуемый образец запрессовывают в контактные кольца толщиной

для ликвидации погрешности за счет зазора между образцом и резонатором и для фиксации образца в максимуме электрического поля.

2.5.1. Толщина образца диэлектрика должна быть от 1 до 10 мм.

2.5.2. 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

2.6. 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

2.7. Наносить маркировку на поверхность образцов не допускается.

3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. 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

1 ГГц и удовлетворяющие требованиям п.1.2 и техническим характеристикам, приведенным в справочном приложении 1.

3.2. Поверку средств измерений осуществляют стандартными образцами, аттестованными метрологическими органами Госстандарта в соответствии с ГОСТ 8.274-78.

3.3. Вспомогательные средства измерений и их основные технические характеристики приведены в справочном приложении 2.

4. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ

4.1. 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.

4.2. При проведении измерений приборами типов Ш2-4, ИПДП и КР-500 собирают установку, электрическая структурная схема которой приведена на черт.5.

1 - генератор стандартных сигналов; 2 - стабилизатор; 3 - предельный аттенюатор;

4 - частотометр; 5 - развязывающее устройство (аттенюатор); 6 - фильтр нижних частот;

7 - резонатор; 8 - кристаллический детектор; 9 - измерительный усилитель.

Черт.5

4.3. При проведении измерений на измерительной линии собирают установку, электрическая структурная схема которой приведена на черт.6.

1 - генератор сигналов; 2 - развязывающее устройство (аттенюатор, вентиль);

3 - измерительная линия; 4 - индикаторный прибор; 5 - измерительная ячейка ДП.

Черт.6

4.4. Подготавливают к работе основные и вспомогательные средства измерений.

4.5. При проведении измерений соблюдают нормальные условия по ГОСТ 22261-76.

4.6. Перед проведением измерений на приборе типа ИПДП проводят его частотную градуировку.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

5.1. Относительную диэлектрическую проницаемость

и тангенс угла диэлектрических потерь

резонансным методам измеряют при помощи измерителя добротности, а также приборов типов ИПДП, КР-500 и Ш2-4.

5.1.1. 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

, по шкале измерительного конденсатора

и по шкале измерителя добротности

;

вынимают образец и настраивают прибор в резонанс изменением положения подвижного электрода измерительной ячейки;

снимают показания по отсчетному устройству измерительной ячейки

и по шкале измерителя добротности

5.1.2. 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

и ширине резонансной кривой

на уровне

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

и ширине резонансной кривой

на уровне

от показания индикатора при резонансе. Положение максимума определяют методом "вилки".

5.1.3. 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

и ширине резонансной кривой на уровне

от показания индикатора при резонансе

;

помещают в резонатор образец, повторяют операции, перечисленные выше, снимают показания

5.1.4. Измерение при помощи прибора типа Ш2-4 выполняют в последовательности, приведенной ниже:

определяют электрическую длину

, добротность резонатора

, положение максимума

и ширину

резонансной кривой пустого резонатора;

помещают образец диэлектрика в резонатор и снимают показания, соответствующие положению максимума

и ширине

резонансной кривой на уровне

от показания индикатора при резонансе

5.2. Относительную диэлектрическую проницаемость

и тангенс угла диэлектрических потерь

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

; помещают образец диэлектрика в измерительную ячейку ДП на расстоянии

/4 от короткозамыкателя и присоединяют ячейку к измерительной линии;

определяют значение коэффициента стоячей волны напряжения

и смещение минимума кривой распределения напряжения вдоль линии

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

6.1. Измерение при помощи измерителя добротности

6.1.1. Диэлектрическую проницаемость

для образцов диаметром, равным диаметру электродов, определяют по формуле

, (1)

где

- толщина образца диэлектрика, см;

- радиус образца, см;

- расстояние между электродами измерительной ячейки с образцом и без него, см.

6.1.2. Тангенс угла диэлектрических потерь

для образцов, равных по диаметру электродам, вычисляют по формуле

, (2)

где

- добротность резонансной системы с образцом и без него,

- резонансное значение емкости, считываемое по шкале измерителя добротности, пФ,

- круговая частота, Гц,

- индуктивность электродов конденсатора, Гн.

6.2. Измерение при помощи прибора типа ИПДП

6.2.1. Диэлектрическую проницаемость

для образцов, равных по диаметру электродам, в случае выполнения условия квазистационарности

0,24 определяют по формуле (1). При несоблюдении условия квазистационарности

>0,24 диэлектрическую проницаемость определяют по формуле

, (3)

где

- фазовая постоянная, рад/см,

- функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков.

6.2.2. Тангенс угла диэлектрических потерь

вычисляют по формуле

, (4)

где

- резонансная частота резонатора с образцом, Гц.

- ширина резонансной кривой резонатора с образцом и без него, Гц.

Значения

определяют по измеренным значениям

при помощи градуировочных та

блиц.

6.3. Измерение при помощи прибора типа KP-500

6.3.1. Диэлектрическую проницаемость

для образцов диаметром, равным диаметру стержня резонатора, вычисляют по формуле

, (5)

где

;

- диаметры внутреннего и внешнего электродов резонатора, см,

- длина резонатора, см,

- резонансная частота пустого резонатора, Гц.

6.3.2. Тангенс угла диэлектрических потерь

вычисляют по формуле

, (6)

где

- ширина резонансной кривой резонатора с образцом и без него, измеренная частотомером, Гц.

6.4. При использовании образцов диаметром, меньшим диаметра электродов или стержня резонатора, диэлектрическую проницаемость

и тангенс угла диэлектрических потерь

вычисляют по формулам

. (7)

, (8)

где

- значения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, рассчитанные по формулам (1), (3) и (5) исходя из предположения, что диаметр образца равен диаметру электродов или стержня резонатора;

- диаметр образца, см;

- диаметр электродов измерительной ячейки и внутреннего электрода тороидального и коаксиального резонаторов, см.

6.5. Измерение при помощи прибора типа Ш2-4

6.5.1. Если образец электрически тонкий, т.е. выполняется условие

0,3, то диэлектрическую проницаемость

определяют по формуле

, (9)

а тангенс угла диэлектрических потерь

по формуле

, (10)

где

- длина резонатора в режиме холостого хода, см,

- смещение максимума резонансной кривой в режиме холостого хода, см,

- положение максимума резонансной кривой в резонаторе с образцом и без него, см,

- добротность резонатора с образцом и без него в режиме холостого хода.

6.5.2. Если электрическую толщину образца определяют при условии

>0,3, то параметры образца материала определяют из выражения

. (11)

Левую часть выражения рассматривают как табличную функцию

. Зная правую часть выражения (12), по таблицам функций находят

Диэлектрическую проницаемость

определяют по формуле

, (12)

а тангенс угла диэлектрических потерь

по формуле

, (13)

где

- ширина резонансной кривой резонатора с образцом и без него, см.

6.6. Измерение при помощи измерительной линии

6.6.1. Диэлектрическую проницаемость

вычисляют по формуле

. (14)

где

- коэффициент стоячей волны напряжения в режиме короткого замыкания и холостого хода,

- смещение максимума кривой напряжения в режиме короткого замыкания и холостого хода, см.

6.6.2. Тангенс угла диэлектрических потерь вычисляют по формуле

. (15)

6.7. Диэлектрическую проницаемость и тангенс угла потерь исследуемых образцов определяют как среднее арифметическое результатов трех измерений.

6.8. Результаты измерений оформляют протоколом, в котором указывают полученные значения диэлектрических параметров образцов, доверительные погрешности определения результатов, геометрические размеры образцов, используемые средства измерений и их технические характеристики.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ


Средства измерений	Диапазон рабочих частот, ГГц	Пределы измерений		Доверительная погрешность не более, %

Измеритель параметров диэлектриков типа Ш2-4	0,2 1	2 20	5·10 1 1	±(2 4)	=0,99
Измеритель параметров диэлектрических материалов типа ИПДП	0,2 1	2 20	1·10 5·10 5·10	±(1 2)	=0,98
Измерительный четвертьволновый коаксиальный резонатор типа КР-500	04 0,55	1 4	1·10 1·10 1·10	±2
Измеритель добротности типов ВМ 409G, ВМ 409Е с приставкой типа ВР 4090	0,02 0,3	1 40	1·10 5·10 5·10	±4	10%+1,5·10
Измерительная линия типов Р1-17, PA-5A, Р1-6А с измерительной ячейкой ДП (Д 5.187.004)	0,5 3	2 10	1·10 1 1	±3

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ


Генератор стандартных сигналов типов Г4-76А, Г4-107А:	=0,4 1,2 ГГц, =0,125 0,4 ГГц, мощность генератора не менее 0,5 Вт, нестабильность выходной мощности не более 4·10 ;
Микровольтметр типа Ф116/1,2:	пределы измерения по току: 0,015 7,5 мкА, по напряжению 1,5 750 мкВ;
Частотомер типа ЧЗ-54 с блоком ЯЗЧ-72	=0,1 1 ГГц, нестабильность частоты не хуже 2·10 ;
Фильтр нижних частот типа ФНЧ (ЕЭ0.206.003)	=0,28; 0,55; 0,83; 1,25 ГГц, максимальный вносимый не более 1,5;
Аттенюатор типа Д2-13	=0,1 1 ГГц, пределы измерений ослабления 1,5-30 дБ;
Детекторные диоды СВЧ ДК-В1, ДК-В4	чувствительность по току не хуже 0,8 А/Вт;
Вертикальный проекционный оптиметр типа ИВК-3	цена деления шкалы 0,001 мм, погрешность показаний на любом участке шкалы свыше ±0,06 мм ±0,0003 мм

Текст документа сверен по:

официальное издание

М.: Издательство стандартов, 1979

Теги документа

гост ГСИ гост единства измерений гост единство измерений