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ICS 31.020 L 90 GB 中华人民共和国国家标准 GB/T 11297.9—2015 代替GB/T11297.9—1989 热释电材料介质损耗角正切tans的 测试方法 Test method for dielectric tangent of loss angle of pyroelectric materials 2015-12-31发布 2016-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T11297.9—2015 前言 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分代替GB/T11297.9—1989《热释电材料介质损耗角正切tan的测试方法》。本部分与 GB11297.9—1989相比,主要技术变化如下: 修改了适用的频率范围(见第1章); 一 修改了试样尺寸要求(见第6章,1989年版3.2); 增加了测量引线的要求(见第7章); 修改了频率最大允许误差(见第7章,1989年版4.2); 修改了tano值的测量最大允许误差(见第7章,1989年版4.1); 修改了试样处理(见8.1,1989年版5.1); 增加了“先将样品盒放人恒温器内,再将样品夹具接人样品盒内”和通过仪器的开路和短路校 准,直接测得试样的介质损耗角正切tano[见8.2b)~f)]。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。 本部分由工业和信息化部电子工业标准化研究院归口。 本部分起草单位:中国科学院上海硅酸盐研究所。 本部分主要起草人:姚春华、曹菲、董显林、王根水、王永龄。 本部分所代替标准的历次版本发布情况为: GB/T11297.9—1989。 I GB/T11297.9—2015 热释电材料介质损耗角正切tans的 测试方法 1范围 本部分规定了热释电陶瓷、晶体和有机材料在100Hz100kHz范围的介质损耗角正切tano的测 量方法。 本部分适用于测量钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸锶、钼酸铅等热释电陶瓷材料和锯镁酸铅、钼酸锂、 三甘氨酸硫酸盐族等热释电晶体材料的介质损耗角正切tano,也适用于测量其他类似陶瓷、晶体及有 机热释电材料的介质损耗角正切tano。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 SJ/T11067红外探测材料中半导体光电材料和热释电材料常用名词术语 3术语和定义 SJ/T11067界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 介质损耗dielectricloss 任何电介质(包括热释电材料)在交变电场作用下由于发热而产生的电能损耗。 4测量原理 衡量这种损耗大小的因子是tano,称为介质损耗角()的正切值,是一个无量纲物理量。介质损耗 角(8)表示为有功功率(P)与无功功率(Q)的比值,见式(1)。 P tand : (1) Q 介质损耗角正切(tano)的测量和计算方法有两种等效电路,图1分别表示这两种等效电路及其 量图解。 由图1可见,并联损耗角正切可表示为式(2): IR 1 tand = ..(2) IoC,R, 串联损耗角正切可表示为式(3): UR tand- wC.R (3) Uc 式中: 外加交流电压的角频率,单位为每秒(s-1) GB/T 11297.9—2015 UR 并联等效电路 b) 串联等效电路 a c) 并联矢量图解 d) 串联矢量图解 说明: U 总电压,单位为伏特(V);5 总电流,单位为安培(A); C. 并联等效电容,单位为法拉(F); 并联等效电阻,单位为欧姆(2); I. 流经并联等效电容的电流,单位为安培(A); IR 流经并联等效电阻的电流,单位为安培(A); C. 串联等效电容,单位为法拉(F); R. 串联等效电阻,单位为欧姆(Q); U. 串联等效电容的电压,单位为伏特(V); UR 串联等效电阻的电压,单位为伏特(V); 有损耗电容器的电流与电压的相位: 介质损耗角,=90°—9。 图1等效电路及矢量图解 由式(2)和式(3)可见,tano值不仅直接与测试频率有关,而且因为Cp、C,、R,、R。是电场强度、电 场频率、样品所承受的压力和温度的函数(同时还与其他条件有关),因此在测量tan值时,对上述有关 条件应做出明确规定。 此外,还应考虑测量引线和样品夹具所产生的电容(C。)的影响,电容(C。)与样品电容(C)成并联 状态,根据式(2)或式(3),可求出tano与实测值(tano)e之间的关系,见式(4): tand=(tand) (4 ) 式中: 样品的真实电容,它与实际测定的电容C.有如下关系,见式(5): C=Ce-C :(5) 2 GB/T 11297.9—2015 式(4)可改写为: Co tand =(tand)e :(6) C-Co 利用精密LCR仪表首先测定测量引线和样品夹具所产生的电容(C。),然后测出样品电容(Cee)和 (tano)e,即可根据式(6)计算出试样介质损耗角正切tano值。 5测试条件 5.1 测试的大气条件 测试的大气条件如下: 温度:15℃~35℃; 相对湿度:25%~75%; 大气压力:86kPa106kPa。 5.2 仲裁测试的大气条件 仲裁测试的大气条件如下: 温度:25℃±2℃; 相对湿度:45%~55%; 大气压力:86kPa~106kPa。 6样品 测试用样品应符合下列要求: a) 面积为10mm²~50mm²,厚度为0.1mm~1.0mm的方形或圆形试样; b) 试样应经细磨或抛光,表面应平整、清洁。对某些具有解理性的材料,若解理面平整,可不进 行任何加工处理; c) 试样的两个表面应覆盖金属全电极,如银电极; (P 试样厚度方向平行于极化轴,允许偏差土2°; e) 试样厚度的平均偏差小于土2%。 7设备和仪器 本试验适用的设备和仪器如下: a)千分尺:测量误差不大于土0.01mm的量具测量试样厚度和电极面积; b) 样品夹具:电极引线与试样电极的连接采用弹性夹,也可用导电胶连接,弹性夹应能保证与试 样电极有良好的电接触,而且不能对试样产生较大的局部压力; c) 样品盒:应用铜或其合金等制成,并妥善接地,对外界信号起屏蔽作用; (P 测量引线:应采用屏蔽线,屏蔽线、精密LCR仪表接地端和试样屏蔽盒妥善连接; e) 精密LCR仪表应符合下列要求: 1 测试电压:测量仪器的输出电压折算成加载到试样上的电场强度,一般应小于5V/mm。 对于个别特殊的铁电性材料,测试电压应尽可能低: 2) 测试频率:范围为100Hz~100kHz,推荐频率为1kHz频率的最大允许误差为士0.5%; 3)介质损耗角正切(tano)的测量误差:最大允许误差为士0.05%。

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