Lisowskipopr.pdf

(5292 KB) Pobierz
68330655 UNPDF
Michał Lisowski
Pomiary rezystywności
i przenikalności elektrycznej
dielektryków stałych
Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
Wrocław 2004
 
68330655.001.png
Publikacja dotowana przez Komitet Badań Naukowych
i Dziekana Wydziału Elektrycznego Politechniki Wrocławskiej
Pracę wykonano w ramach projektu badawczego nr 8T10A0521
finansowanego przez Komitet Badań Naukowych w latach 2001–2003
Recenzenci
Józef KĘDZIA
Brunon SZADKOWSKI
Opracowanie redakcyjne i korekta
Ewa SOBESTO
Projekt okładki
Zofia i Dariusz GODLEWSCY
© Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004
OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ
Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
ISBN 83-7085-800-7
Drukarnia Oficyny Wydawniczej Politechniki Wrocławskiej. Zam. nr 516/2004.
Spis treści
Przedmowa ......................................................................................................................................... 7
1. Wstęp ........................................................................................................................................... 9
2. Dielektryk w stałym polu elektrycznym ....................................................................................... 13
2.1. Polaryzacja dielektryczna .................................................................................................... 13
2.2. Energetyczny model przewodnictwa dielektryków ............................................................. 18
2.3. Prądy w dielektryku ............................................................................................................ 20
2.4. Elektryzacja dielektryków ................................................................................................... 25
Literatura ............................................................................................................................................ 28
3. Dielektryk w przemiennym polu elektrycznym ............................................................................ 31
Literatura ............................................................................................................................................ 36
4. Próbki badanych materiałów i elektrody ...................................................................................... 37
4.1. Przygotowanie próbek do badań ......................................................................................... 38
4.1.1. Pobieranie próbek ...................................................................................................... 38
4.1.2. Warunki kondycjonowania i badania ........................................................................ 39
4.2. Elektrody ............................................................................................................................. 40
4.2.1. Kontakt elektrody z dielektrykiem ............................................................................ 40
4.2.2. Materiały elektrod ..................................................................................................... 41
4.2.3. Geometria próbek i elektrod ...................................................................................... 44
4.2.4. Efektywna powierzchnia elektrody pomiarowej ....................................................... 48
Literatura ............................................................................................................................................ 52
5. Pomiary rezystywności skrośnej .................................................................................................. 53
5.1. Pomiar rezystancji skrośnej ................................................................................................. 55
5.1.1. Wpływ rezystancji izolacji ........................................................................................ 56
5.2. Wpływ czasu pomiaru ......................................................................................................... 57
5.3. Wpływ naelektryzowania próbki ......................................................................................... 59
5.4. Metoda Badiana .................................................................................................................. 63
5.5. Metoda zmiennej polaryzacji .............................................................................................. 64
5.6. Metoda zmiennej polaryzacji zaproponowana przez autora ................................................ 66
5.7. Wpływ temperatury i wilgotności ....................................................................................... 67
5.8. Wpływ elektrod ................................................................................................................... 69
5.9. Redukcja zakłóceń .............................................................................................................. 69
5.10. Rezystywność skrośna próbek cylindrycznych ................................................................... 71
5.11. Metoda wyznaczania rezystywności skrośnej ze stałej czasowej ........................................ 72
Literatura ............................................................................................................................................ 74
6. Pomiary rezystywności powierzchniowej .................................................................................... 74
6.1. Pomiary rezystancji powierzchniowej ................................................................................. 78
6.1.1. Wpływ rezystancji skrośnej ....................................................................................... 79
4
6.1.2. Wpływ rezystancji izolacji ........................................................................................ 79
6.2. Rezystywność powierzchniowa mierzona w układzie koncentrycznych elektrod pierście-
niowych ............................................................................................................................... 80
6.3. Wpływ czasu pomiaru ......................................................................................................... 83
6.4. Wpływ naelektryzowania powierzchni próbki .................................................................... 83
6.5. Metoda zmiennej polaryzacji .............................................................................................. 83
6.6. Wpływ elektrod ................................................................................................................... 84
6.7. Wpływ rezystancji izolacji dystansowej między elektrodami ............................................. 85
6.8. Wpływ stanu powierzchni próbki ........................................................................................ 87
6.9. Wpływ temperatury i wilgotności ....................................................................................... 88
6.10. Redukcja zakłóceń .............................................................................................................. 89
Literatura ............................................................................................................................................ 89
7. Metody i układy pomiarowe dużych rezystancji .......................................................................... 91
7.1. Metody bezpośrednie .......................................................................................................... 91
7.2. Metoda galwanometryczna ................................................................................................. 92
7.3. Metody elektrometryczne .................................................................................................... 96
7.4. Metody mostkowe ............................................................................................................... 101
7.5. Metody pomiaru rezystancji przez porównanie z pojemnością kondensatora ..................... 104
Literatura ............................................................................................................................................ 109
8. Pomiary przenikalności elektrycznej i współczynnika strat dielektrycznych ............................... 111
8.1. Obliczanie pojemności geometrycznej C o i pojemności brzegowych ................................. 112
8.2. Minimalizacja wpływu pojemności rozproszenia ............................................................... 115
8.3. Pomiary przenikalności elektrycznej przy użyciu kondensatora mikrometrycznego .......... 117
8.3.1. Dostrojenie układu przez zmianę odległości elektrod ............................................... 118
8.3.2. Dostrojenie układu przez dodanie pojemności kondensatora inkrementowego ........ 119
8.3.3. Dostrojenie układu przez dodanie pojemności kondensatora zewnętrznego .............. 119
8.4. Pomiary przenikalności elektrycznej przy użyciu elektrod bezstykowych .......................... 120
8.4.1. Pomiary w powietrzu ................................................................................................ 120
8.4.2. Pomiary w cieczy ...................................................................................................... 121
8.5. Metoda dwóch cieczy .......................................................................................................... 122
Literatura ............................................................................................................................................ 122
9. Metody i układy pomiarowe przenikalności elektrycznej i współczynnika strat dielektrycz-
nych ....................................................................................................................................... 125
9.1. Pomiary w zakresie bardzo małych częstotliwości ............................................................. 125
9.1.1. Metoda stałoprądowa czasowej odpowiedzi ............................................................. 125
9.1.2. Metoda zmiennoprądowa rejestracji wartości chwilowych ....................................... 128
9.1.3. Metody mostkowe ..................................................................................................... 129
9.2. Pomiary w zakresie częstotliwości akustycznych ............................................................... 131
9.2.1. Mostki czteroramienne bierne ................................................................................... 131
9.2.2. Mostki transformatorowe .......................................................................................... 140
9.2.3. Metody napięciowo-prądowe pomiaru impedancji ................................................... 146
9.3. Pomiary w zakresie częstotliwości radiowych .................................................................... 149
9.3.1. Metoda dostrojenia obwodu do rezonansu ................................................................ 150
9.3.2. Metoda rozstrojenia obwodu ..................................................................................... 151
9.3.3. Pomiar miernikiem dobroci ....................................................................................... 152
9.4. Pomiary w zakresie częstotliwości mikrofalowych ............................................................. 153
Literatura ............................................................................................................................................ 154
10. Niepewność wyników pomiarów ................................................................................................. 157
5
10.1. Rozważania ogólne ............................................................................................................. 157
10.1.1. Przyczyny niepewności pomiarów .......................................................................... 159
10.1.2. Niepewność standardowa typu A ............................................................................ 160
10.1.3. Niepewność standardowa typu B ............................................................................ 161
10.1.4. Określenia złożonej niepewności standardowej ...................................................... 162
10.1.5. Niepewność rozszerzona ......................................................................................... 162
10.1.6. Niepewność rozszerzona typu A ............................................................................. 166
10.1.7. Niepewność rozszerzona typu B ............................................................................. 167
10.1.8. Niepewność średniej ważonej ................................................................................. 167
10.1.9. Niepewność wartości średniej w badaniach materiałowych .................................... 168
10.1.10.Niepewność względna ............................................................................................ 169
10.1.11.Bilans niepewności ................................................................................................. 170
10.2. Niepewność wyników pomiarów rezystywności skrośnej dla próbek płaskich z koncen-
trycznymi elektrodami okrągłymi obliczana metodą klasyczną .......................................... 171
10.2.1. Niepewność pomiaru grubości próbki ..................................................................... 174
10.2.2. Niepewność pomiaru średnicy elektrody pomiarowej ............................................. 176
10.2.3. Niepewność pomiaru szerokości szczeliny ............................................................. 177
10.2.4. Niepewność pomiaru rezystancji skrośnej ............................................................... 178
10.2.5. Niepewność poprawki temperaturowej rezystywności skrośnej .............................. 180
10.2.6. Niepewność poprawki wilgotnościowej rezystywności skrośnej ............................ 181
10.2.7. Bilans niepewność standardowej złożonej rezystywności skrośnej ......................... 182
10.2.8. Przykład 1: pomiary rezystywności skrośnej PTFE ................................................ 184
10.2.9. Przykład 2: pomiary rezystywności skrośnej poliamidu ......................................... 192
10.3. Niepewność wyników pomiarów rezystywności skrośnej dla próbek płaskich z elektro-
dami okrągłymi obliczana metodą uproszczoną .................................................................. 197
10.3.1. Niepewność pomiaru grubości próbki ..................................................................... 198
10.3.2. Niepewność pomiaru średnicy elektrody pomiarowej ............................................. 198
10.3.3. Niepewność pomiaru szerokości szczeliny ............................................................. 199
10.3.4. Niepewność pomiaru rezystancji skrośnej ............................................................... 199
10.3.5. Niepewność poprawki temperaturowej rezystywności skrośnej .............................. 200
10.3.6. Niepewność poprawki wilgotnościowej rezystywności skrośnej ............................ 200
10.3.7. Bilans niepewność pomiarów rezystywności skrośnej próbek płaskich .................. 201
10.3.8. Przykład: pomiary rezystywności skrośnej poliamidu ............................................ 203
10.4. Niepewność pomiarów rezystywności skrośnej próbek cylindrycznych obliczana metodą
klasyczną ............................................................................................................................. 204
10.4.1. Bilans niepewności standardowych ......................................................................... 207
10.4.2. Przykład: pomiary rezystywności skrośnej polietylenowej koszulki termokurczliwej 209
10.5. Niepewność pomiarów rezystywności skrośnej próbek cylindrycznych obliczana metodą
uproszczoną ......................................................................................................................... 211
10.5.1. Bilans niepewności .................................................................................................. 211
10.5.2. Przykład: pomiary rezystywności skrośnej polietylenowej koszulki termokurczliwej . 213
10.6. Niepewność pomiarów rezystywności powierzchniowej próbek płaskich z koncentrycz-
nymi elektrodami pierścieniowymi obliczana metodą klasyczną ........................................ 214
10.6.1. Bilans niepewności standardowych ......................................................................... 216
10.6.2. Przykład: rezystywność powierzchniowa PTFE ...................................................... 217
10.6.3. Przykład: rezystywność powierzchniowa poliamidu ............................................... 221
10.7. Niepewność pomiarów rezystywności powierzchniowej płaskich próbek z koncentrycz-
nymi elektrodami pierścieniowymi obliczana metodą uproszczoną .................................... 222

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin