ГОСТ 27496.2-87

УДК 621.315.61-019.3:000.35-4                                                Группа E39
Г О С УД Л P С Т В Е Н Н Ы П                     С Т А Н Д А Р Т     СОЮЗА        ССР

                      МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
   Методы определения диэлектрических свойств
            на частотах свыше 300 МГц.
                 Резонансные методы                                ГОСТ 27496.2—87
    Electrical insulating materials. Methods lor                  (МЭК 3 7 7 -2 —77)
      determination of the dielectric properties
           at frequencies above 300 MHz.
                  Resonance methods
ОКСТУ 3490

                                                                 Срок действия с 01.01.90
                                                                              до 01.01.95
                             Несоблюдение стандарта преследуется по закону

                                  1. ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

   Настоящий стандарт устанавливает методики определения от­
носительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла
диэлектрических потерь, а также таких имеющих к ним отноше­
ние показателей, как коэффициент диэлектрических потерь
твердых и жидких или плавких электроизоляционных материалов в
микроволновом диапазоне частот, при помощи резонансных мето­
дов. Описанные ниже методы относятся прежде всего к образ­
цам с низкими потерями.

                                            2. ВВЕДЕНИЕ

    Измерительные методы, которые будут описаны в стандарте»
подразумевают использование резонансной аппаратуры. Такая
аппаратура состоит, в основном, нз отрезка передающей линии с
определенной площадью поперечного сечения, короткозамкнутой с
двух сторон на длине, краткой половине длины рабочей^ волны.
 Когда образец помещают в резонатор, то длина рабочей волны
 изменяется. Сдвиг частоты или изменение длины, соответственно
требующиеся для установки резонанса, а также связанное с этим
 изменение коэффициента являются критериями диэлектрических
 свойств испытываемого образца.
    Особым преимуществом резонансных методов по сравнению с
 другими испытательными методами является использование
 чрезвычайно высоких показателей коэффициента Q без нагрузки,
 которые можно получить за счет использования соответствующей

   Издание официальное                                            Перепечатка воспрещена
             16
 сертификат прибора

ГОСТ 27496.2-87 (МЭК 3 7 7 -2 -7 7 ) С. 2

формы волны и соответствующей конструкции, что позволяет из­
мерять очень низкие значения тангенса угла диэлектрических по­
терь. Таким образом, чтобы использовать преимущества этого ме­
тода, резонатор конструируют применительно к конкретным усло­
виям и цели измерения (частота, форма и диэлектрические свойст­
ва образца). Во избежание получения сомнительных результатов
необходимо тщательное изучение конфигурации полученного поля.
Следовательно, резонансная аппаратура будет узкополосным
прибором с результирующей испытательной частотой, зависящей
от размеров, формы, диэлектрических свойств и расположения
испытываемого образца внутри резонатора.
   Общераспространенными являются следующие типы резона­
торов:


                         Дияпаэон             Форма
   Тип ретонакфа          частоты            обрата    Прам«т«иая   Приложен»*

  Проходной          100 МГц—! ГГц         Д иск         «,<10       А!
  Коаксиальный       1 Г Г ц -3 ГГц        Трубка                    А .2
  Объемный           1 Г Г ц -30 ГГц       Диск.                     А.З
(закрытый)                                 стержень
  «Открытый»            >3 П и             Д иск         с ,> 5      А.4
  Оптический            > 30 ГГц           Пластина.                 А.5
                                           лист


    П р и м е ч а н и е . Предельные значения частоты н диэлектрической про­
ницаемости являются лишь приблизительными и могут быть превышены. если
может быть допущено снижение чувствительности по тангенсу угла диэлект­
рической проницаемости (см. ГОСТ* 27496.1—87 разд. 4).

   Типы резонаторов, принцип работы, а также оценка результа­
тов измерения описываются в Приложении А.


             3. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА (см. черт. 1)

   3.1.   Генератор, обеспечивающий заданную частоту при доста­
точном уровне мощности. Частота должна настраиваться или
вручную, или автоматически (источник с касающейся частотой)
в требуемом частотном диапазоне.
    П р и м е ч а н и е . Генераторы с качающейся частотой, которые исподь-
вуются с индикаторными устройствами (см. п. 3.2.2). очень удобны для быст­
рых .измерений. Необходимо соблюдать осторожность.         чтобы на форму
резонансной кривой не повлияли чрезмерно высокие скорости хачаивя.
                                                                       17

С. 3 ГОСТ 27496.2—87 (МЭК 3 7 7 -2 -7 7 )

                     Установка для резонансных испытаний
                            принципиальная схема




           /- М 1!*роаоя 1кч>ый генератор; 2 — ЮЛПЯТОТ: 3 - т п р а в л « т ы » отмт -
           вхтель; i — етт«ию*тор. S — « а с тр а и м ю ти а пр^Вор; f — полость
           р с ( о т т о р г ; 7 — детектор (осцхалоскоа): 5 — частотомер; У — моду­
                     лятор частоты: Ю—ьиходноЯ сглбмл*>нрг*ли;ий хоптур

                                           Черт. 1


   Выходная мощность должна бить переменной.                                     Желательно
иметь средства автоматического контроля уровня.
    Примечания:
    1. Настраиваемые вручную генераторы для испытаний с фиксированной
частотой должны обладать достаточной стабильностью работы. Стабиль­
ность частоты в пределах одной миллионной части или меньше обычно бывает
достаточной.
    2. Во избежание затягивания частоты рекомендуется включать изолятор
или фиксированный апенютор между генератором и схемой.
    Во избежание ложных резонансов содержание гармоник долж­
 но быть менее 1%.
    3.2.   Детектор достаточной чувствительности при испытатель­
 ной частоте. С генераторами с ручной или автоматической на­
 стройкой используются различные типы детекторов.
    3.2.1.   Детекторы для измерений с фиксированной: частотой
 должны обладать достаточной стабильностью работы. Можно
 использовать: детекторные вольтметры с усилением или без него,
 либо приемные устройства, настроенные на микроволновую часто­
 ту или низкочастотную модуляцию выхода генератора с автомати­
 ческим контролем частоты или без него.
     Г1 р н м с ч в н и Я !
     1.        Вообще удобны широкополосные детекторы, так как их не надо настраи­
 вать на генератор, а у резонансного усгройства достаточно высокая избира­
 тельная способность по отношению х внешним микроволновым помехам.
 Однако следует иметь в виду, что уровень иа входе детектора довольно низ-
   18

ГОСТ 27496.2—87 (МЭК 3 7 7 - 2 - 7 7 ) С. 4
кий, а экранирование аффективное на микроволновых частотзх может
оказаться недостаточным на низких частотах; поэтому там. где имеются по­
мехи. настроенное приемное устройство может оказаться незаменимым.
    В любом случае необходимо соблюдать осторожность и исключить соеди­
нение с .землей, которое может возникнуть во время подсоединения электрон­
ного оборудования и экранов соединительных волноводов.
    2.     Предпочтение отдается приемному устройству, показывающему кратное
от двух сигналов: одного — идущего от резонатора и другого — полученного
от генератора, тах как при этом исключаются ошибки, обусловленные изме­
нениями мощности на выходе генератора.
   3.2.2.   Индикаторные устройства используются при измерениях
с качающейся частотой. Так как при этом показывается лишь
детектированный выходной сигнал резонатора, то можно ис­
пользовать любой осциллограф общего назначения, обладающий
достаточной чувствительностью.
    Примечание.        Предпочтение отдают лвухлучевоху осциллографу
(чередующийся способ работы), так как при этом исключаются ошибки,
обусловленные колебаниями на выходе генератора.
   3.3. Частотомер с достаточно избирательной способностью в
диапазоне рабочих частот.
   3.4. Эталон затухания 3 дБ или переменный стандартный ат­
тенюатор.
   3.5. Резонатор, работающий при требуемой частоте.
    П р и м е ч а н и е . Промышленность может не выпускать резонансный
прибор, при помощи которого можно было бы получать оптимальные резуль­
таты при произвольно выбранной программе испытаний. Поэтому представляет­
ся полезным дать некоторые общие указания по конструкции таких резонато­
ров (Приложение А):
    а) для облегчения машинной обработки с требующейся точностью пред­
почтение оказывается резонаторах» с круглым сечением;
    б) при испытании материален исключительно используемой волны осевой
симметрия Следовательно, при использовании волн типа Н (ТЕМ и. Т Е )» .)
резонаторы с соотношением длины к диаметру, близким к единице, являются
оптимальными, а для волны типа Е (ТМоти) — это соотношение вообще
близко к нулю;
    о) внутренняя поверхность резонатора должна быть ровной, по меньшей
мере, до '/« глубины проникновения электромагнитного поля при рабочей
частоте. Поэтому обычно необходима полировка;
    г) поскольку- обычно используется бронза, то работа резонаторов улучшит­
ся, если на внутренних поверхностях сделать электролитическое покрытие из
серебра или золота (для использования при высоких температурах) толщиной
примерно до четырехкратной глубины проникновения электромагнитного поля.
При повышенных частотах для резонатора может использоваться серебро;
    л) скользящие контакты снижают качество резонатора и особенно при
высоких частотах отрицательно влияют па воспроизводимость и точность
настройки. Поэтому по мере возможности их следует избегать.
    Съемные детали, в частности крышки отверстий, через которые вводят ис­
пытываемые образцы, должны быть сконструированы таким образом, чтобы
через их контактирующие поверхности не проходили токи
    е) соединительные элементы должны быть сконструированы таким об­
разом, чтобы возбуждать лишь требующийся тип колебаний. Изменение проч­
ности соединения не должно влиять на измеренную без нагрузки характе­
ристику <?„ (см. 52). Во время резонанса вносимые потери резонатора
порядка 40 дБ могут считаться отвечающими требованиям.
                                                                       19