一、測量裝置的核心構(gòu)成

該裝置主要由兩大部分組成：

1.改進型平行板電容器系統(tǒng)：用于夾持樣品并形成可精確控制的測試電場。

2.精密阻抗測量儀器（萬用電橋）：用于精確測量電容器在有/無樣品時的電容值，從而計算介電常數(shù)（εr）和介質(zhì)損耗角正切（tanδ）。

二、電容器的機械結(jié)構(gòu)

1.極板系統(tǒng)：

極板尺寸增大：將上下圓形電極板的直徑從約40mm增大至100.00mm。這確保了極板直徑（d）遠大于極板間距（D），更好地滿足了d>>D（論文中要求d≥20D）的理論測量條件，減少了邊緣效應(yīng)帶來的誤差。

材料：通常為金屬（如黃銅），表面平整光滑，確保與樣品良好接觸。

2.間距控制與測量系統(tǒng)：

驅(qū)動方式：上極板通過一個精密螺母機構(gòu)驅(qū)動升降，而非原有的螺旋測微儀。關(guān)鍵改進在于，這種設(shè)計確保了上極板在垂直升降時自身不發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而保證了上下極板始終保持平行，消除了因極板相對轉(zhuǎn)動引入的系統(tǒng)誤差。

間距測量：使用一個千分表實時、精確地測量上極板的位移。千分表直接歸零校準，讀數(shù)即為極板間距（D）或樣品厚度（t），測量精度遠高于原有裝置。

3.樣品艙：由上下極板之間的空間構(gòu)成，用于放置固體絕緣材料樣品（如有機玻璃板）。

三、測量原理與工作流程

測量基于“平行板電容器法"：

1.基本原理公式：

無樣品時（極板間距為D）的電容：C0=ε0A/D

有樣品時（樣品厚度t，極板間距仍為D，樣品緊貼下極板）的電容：C=ε0A/(D-t+t/εr)

相對介電常數(shù)εr計算公式（推導(dǎo)后）：

εr=t/[t-(C0/C)(D-t)+(D-t)]

（實際操作中，通過測量不同D下的C0和C，利用公式計算并取平均，如論文中公式(4)、(5)所示。）

2.工作流程（結(jié)合論文描述）：

a.系統(tǒng)歸零：轉(zhuǎn)動螺母使上下極板接觸，將千分表歸零。

b.測量樣品厚度(t)：升起上極板，放入樣品，下降極板至剛好壓緊樣品（無額外壓力）。讀取千分表示數(shù)，即為樣品厚度t。通過多次旋轉(zhuǎn)樣品角度測量取平均，提高厚度測量精度。

c.測量空氣電容(C1)：升起上極板取出樣品，保持極板間距D不變，用萬用電橋測量此時電容C1（即C0）。

d.測量有樣品電容(C2)：保持極板間距D不變，放入樣品，用萬用電橋測量此時電容C2（即C）。

e.改變間距，重復(fù)測量：改變極板間距D，重復(fù)步驟(c)和(d)，獲得多組數(shù)據(jù)(D,C1,C2)，用于計算εr并分析誤差。

f.介質(zhì)損耗測量：在用電橋測量電容C2的同時，可以直接讀取或計算出介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)，這是評估絕緣材料能量損耗特性的關(guān)鍵參數(shù)。

四、裝置特點與符合的標準

主要特點（改進優(yōu)勢）：

1.高精度：大尺寸極板、無轉(zhuǎn)動的平行升降機構(gòu)、千分表直接測距，共同減小了系統(tǒng)誤差。

2.樣品適應(yīng)性廣：不再局限于1-2mm的特制薄片，可以測量更厚、更容易加工的樣品（如論文中t=2.612mm的有機玻璃）。

3.操作更科學：厚度測量與電容測量分離且可重復(fù)驗證，數(shù)據(jù)可靠性高。

符合的測試標準：

該裝置的設(shè)計原理和測量方法符合文中提及的多項國內(nèi)外標準，包括：

ASTMD150-交流損耗特性和介電常數(shù)的標準試驗方法。

GB/T1409-測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的方法。

GB/T1693-硫化橡膠介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值的測定方法。

GB/T5594.4-結(jié)構(gòu)陶瓷材料介電性能測試方法。