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 - I ГГц
ГОСТ 8.358-79
Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ
Н. М. Карих, панд. 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 Государст-венного комитета СССР по стандартам от 12 июня 1979 г. № 2112
УДК 621.31 >.61:621.317.335.3:006.354
Группа Т88.5
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
——за —■——в ....... ■ в——м——
Государственная система обеспечения единства
измерений МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ И ТАНГЕНСА УГЛА ГОСТ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДИАПАЗОНЕ
ЧАСТОТ 0,2-г 1 ГГц 8- 358—79
Stale system for ensuring the uniformity of measurements Method of making measurements of relative permittivity and dielectric loss tangent in the
]Ц^втяятт^тш^ш^я^шятт^тттттт^ш^ш^т
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 июня 1979 г. К? 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 e=2-f-20 и тангенсом угла диэлектрических ‘потерь tg6 ИО'ЧНО-1 и устанавливает методы измерений е и tg6 этих материалов в диапазоне частот 0,2-г 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 е и тангенса угла диэлектрических потерь tg6 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 па использовании коаксиальных измерительных систем.
1.2. Погрешность измерения при доверительной вероятности 0,95 не должна быть более:
+: (1 j_4) —для относительной диэлектрической проницаемос
ти 2 “г- 20;
Издание официальное
± (20+0,005/tg6 ) % — для тангенса угла диэлектрических потерь ЫО-'-МО-1.
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1979
Стр. 2 ГОС! 8.358—79
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 передан и резонансном методе.
2.4. Образец в виде плоскопараллельного диока должен быть ■выполнен в соответствии с черт. 1.
2.4.1. Толщина образца диэлектрика Л 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 =М0"3 и 3 мм для tg6 =H0-J-H-1C-'.
2.4.2. Толшнпу образца диэлектрика h 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.
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.
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.
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 яе более ±0,01 мм. При расчете берут среднее арифметичеокое значение всех измерений.
2.6. Квалитеты точности, классы шероховатости поверхности, степени отклонения от параллельности, цилиндричности, соосности при обработке неорганических и органических материалов выбирают из таблицы.
Материалы | |||||
Наименование параметра | |||||
неорганические |
органические | ||||
Квалвтет точности по СТ СЭВ |
145- |
-75 |
3 |
7 | |
Класс шероховатости по ГОСТ 2789 |
-73 |
11 |
7 | ||
Отклонение от параллельности 10358-83 |
ПО |
гост |
ш |
VI | |
Отклонение от плоскостности 10358-63 |
по |
гост |
ш |
VII | |
Отклонение от цнлиндричности 10358-63 |
по |
гост |
IV |
VII | |
Отклонение от соосности 10356-63 |
по |
гост |
III |
VI |
2.7. Наносить маркировку на поверхность образцов не допускается.
У 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 ОД-f-f ГГц и удовлетворяющие требованиям п. 1.2 и техническим характеристикам, приведенным в справочном'приложении 1.
3.2. Поверку средств измерений осуществляют стандарт,ными 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 собврают установку, электрическая структурная схема которой дриведева на черт. 5.
4.3. При проведении измерений на измерительной линии собирают установку, электрическая структурная схема которой приведена на 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.
Стр. i ГОСТ 8.358-79
5. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
5.1. Относительную диэлектрическую проницаемость е и тангенс угла диэлектрических потерь tgб резонансным методом 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 d\, по 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.
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 <2, и ширине резонансной кривой I]—U на уровне '/г 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 rf, и ширине резонансной кривой /t—/г на уровне '/г1 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 /2рез и ширине резонансной кривой на уровне 1/5 от показания индикатора при резонансе Д /г;
помещают ® резонатор образец, повторяют операции, перечисленные выше, снимают показания f 1Реэ и Д/|.
ГОСТ 8.358-79 Crp. 7
5.1.4. Измерение при помощи прибора типа Ш2-4 выполняют в последовательности, приведенной ниже:
определяют электрическую длину L, добротность резонатора Q 2», положение максимума а2 и ширину Д 1г резонансной кривой пустого резонатора;
помещают образец диэлектрика в резонатор и снимают показания, соответствующие положению максимума а, и ширине ЛД резонансной кривой на уровне Уг от показания индикатора при резонансе.
5.2. Относительную диэлектрическую проницаемость е и тангенс угла диэлектрических потерь tg6 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 Л'к; помещают образец диэлектрика в измерительную ячейку ДП на расстоянии Л/4 от короткозамыкателя и присоединяют ячейку к измерительной линии;
опоеделяют значение коэффициента стоячей волны напряжения /СскУк и смещение минимума кривой распределения напряжения вдоль линии Хх.
6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
6.1. Измерение при помощи измерителя добротности
(»
6.1.1. Диэлектрическую проницаемость е для образцов диаметром, равным диаметру электродов, определяют по формуле
8~ (1 + T)d*)’
(0,5-fdj) о,5. 0.5+dj 0,5. 0.5+d, 4
^(0,5+dO " 0,5 dt ln 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.
«?,-(?, )(С+1.3) bdt 17.35CV0J
(2>
6.1.2. Тангенс угла диэлектрических потерь tg6 для образцов, равных по диаметру электродам, вычисляют по формуле
tg6 =
где
b = (\-a'LcdCY
Q1, Qj — добротность резонансной системы с образцом и без него, С — резонансное значение емкости, считываемое по шкале измерителя добротности, пФ,
Стр. 8 ГОСТ 8.358-7*
to — круговая частота, Гц,
Lca— индуктивность электродов конденсатора, Гн.
6.2. Измерение при помощи прибора типа ИПДП 6.2.1. Диэлектрическую проницаемость е для образцов, равных по диаметру электродам, в случае выполнения условия ква-зистационарности firy/е <0,24 определяют по формуле (1). При несоблюдении условия квазистационарности е >0,24 диэлектрическую проницаемость определяют по формуле
4 г, . Р'АЛ(Рг) e-(Pr)» L1 ■ 2JMr)(h-dl+d,)
Рг7»Уг(рг)
2Jt(Pr)(h-dt+dt)
(3)
где (3—фазовая постоянная, рад/см,
Jo (pr), J\(pr)— функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков.
6.2.2. Тангенс угла диэлектрических потерь tg6 вычисляют по формуле
где /ipe3 — резонансная частота резонатора с образцом, Гц.
A/i=fi— b, A ft=fi—ft' — ширина резонансной кривой резонатора с образцом и без него, Гц.
Значения f\, ft, f{ и ft' определяют по измеренным значениям l\, U, l\, /2' при помощи градуировочных таблиц.
6.3. Измерение при помощи прибора типа КР-500 6.3.1. Диэлектрическую проницаемость е для образцов диаметром, равным диаметру стержня резонатора, вычисляют по формуле
2^fipc3pC|)tg Сщ ^ ^
где
р= 138 \gDHID,
СО=1,110716А;
nflpeyL Т°1= 1,510‘0
I
эрезР tg
о*~ 1,5- К)1*
-С.,
D, D„ — диаметры внутреннего и внешнего электродов резонатора, см,
L — длина резонатора, см, f 2реэ — резонансная частота пустого резонатора, Гц,
6.3.2. Тангенс угла диэлектрических потерь tg6 вычисляют по формуле
(зт-<?7) ’
(6)
где