ГОСТ 8.358-79
Группа Т88.5*
__________________________
* В указателе "Национальные
стандарты" 2005 г. группа Т86.8. -
Примечание "КОДЕКС".
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Государственная система обеспечения единства измерений
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 0,21 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 =220 и тангенсом угла диэлектрических потерь 1·101·10 и устанавливает методы измерений и этих материалов в диапазоне частот 0,21,0 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:
±(14)% - для относительной диэлектрической проницаемости 220;
±(20+0,005/)% - для тангенса угла диэлектрических потерь 1·101·10.
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 =1·101·10
.
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 0,21 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 и .
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 , , и 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 | 0,21 | 220 | 5·101 | ±(24) |
|
Измеритель параметров диэлектрических материалов типа ИПДП | 0,21 | 220 | 1·105·10 | ±(12) |
|
Измерительный четвертьволновый коаксиальный резонатор типа КР-500 | 040,55 | 14 | 1·101·10 | ±2 |
|
Измеритель добротности типов | 0,020,3 | 140 | 1·105·10 | ±4 | 10%+1,5·10 |
Измерительная линия типов | 0,53 | 210 | 1·101 | ±3 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Генератор стандартных сигналов типов Г4-76А, Г4-107А: | =0,41,2 ГГц, =0,1250,4 ГГц, мощность генератора не менее 0,5 Вт, нестабильность выходной мощности не более 4·10; |
Микровольтметр типа Ф116/1,2: | пределы измерения по току: 0,0157,5 мкА, по напряжению 1,5750 мкВ; |
Частотомер типа ЧЗ-54 с блоком ЯЗЧ-72 | =0,11 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 |
Аттенюатор типа Д2-13 | =0,11 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 |
не более 1,5;Текст документа сверен по:
М.: Издательство стандартов, 1979