I. le facteur de l'équipement lui - même: la « base matérielle» de la précision de mesure

La performance des composants de base de l'équipement et l'état d'étalonnage du système sont fondamentaux pour déterminer la précision de la mesure, les principaux facteurs d'influence étant les suivants:

1. Performance et adéquation des capteurs / pinces de test

Les pinces de test (telles que les condensateurs à plaques parallèles, les sondes coaxiales, les systèmes à trois électrodes) sont des supports de connexion de l'échantillon à l'instrument dont les caractéristiques affectent directement la distribution du champ électrique et l'acquisition du signal:

Précision géométrique de la pince: la planéité des plaques de la pince à plaques parallèles, l'uniformité de l'espacement (la déviation doit être < 0,1 mm), la coaxialité modifie la valeur réelle de la capacité (C = ε₀ε 'S / d), ce qui entraîne un écart dans le calcul de la constante diélectrique. Par exemple, l'espacement inégal des plaques peut déformer le champ électrique et mesurer ε 'faible.

Paramètres parasites de la pince: la présence d'une "capacité parasite" (par exemple, la capacité de bord de la plaque, la capacité de câblage) et d'une "inductance parasite" de la pince elle - même, en particulier à la fréquence de fonctionnement (50 / 60 Hz), si elle n'est pas éliminée par "Calibration en circuit ouvert", "Calibration en court - circuit", se superposera à la capacité de l'échantillon, ce qui entraînera une valeur de mesure de ε "trop élevée.

Ajustement de la pince à l'échantillon: la taille de la pince doit correspondre à l'échantillon (par exemple, le diamètre de la plaque polaire de la pince à plaques parallèles doit être ≥ 1,5 fois le diamètre de l'échantillon, pour éviter la fuite du champ électrique de bord); Pour les échantillons solides, liquides, en poudre et d'autres formes différentes, il est nécessaire de choisir des pinces spéciales (telles que des pinces de tasse scellées pour les liquides, des moules à comprimés pour les poudres), sinon l'erreur sera introduite en raison d'un mauvais contact entre l'échantillon et les pinces.

2. État d'étalonnage de l'instrument

L'instrument de mesure de la constante diélectrique de fréquence de travail doit être calibré périodiquement pour éliminer la dérive du système, non calibré ou mal calibré est une source d'erreur commune:

Période d'étalonnage manquante: après une longue utilisation de l'instrument, la précision de l'amplificateur de signal interne et de l'oscillateur s'atténuera, si elle dépasse la période d'étalonnage (généralement tous les 6 à 12 mois), l'écart de mesure peut être élargi de ± 0,01 ε 'à ± 0,1 ε' au - dessus.

Erreur dans la méthode d'étalonnage: l'étalonnage doit être effectué dans l'ordre "circuit ouvert → court - circuit → échantillon standard":

Calibration en circuit ouvert: élimination de la capacité parasite de la pince;

Calibration de court - circuit: élimination de la résistance parasite de la pince;

Étalonnage standard de l'échantillon: vérifier l'exactitude avec une substance étalon dont la constante diélectrique est connue (p. ex. air ε '≈ 1.0005, polytétrafluoroéthylène ε' ≈ 2.1). Si vous sautez une étape, l'erreur système ne peut pas être corrigée.

3. Stabilité de la source de signal et du système de détection

Précision de la fréquence du signal: la mesure de la fréquence d'alimentation doit être strictement verrouillée à 50 Hz ou 60 Hz, si la dérive de la fréquence de la source de signal de l'instrument (par exemple ± 1 Hz), cela affectera l'adéquation des caractéristiques capacitives - fréquentielles, en particulier pour les matériaux polaires sensibles à la fréquence (par exemple, les polymères contenant des groupes hydroxyles), la valeur de mesure ε 'fluctuera.

Sensibilité de détection: la résolution Capacitive de l'instrument (par exemple, 0,01 PF) détermine la capacité de capture de petits changements diélectriques, et lorsque la résolution est insuffisante, l'erreur de mesure sur les matériaux à faible permittivité (par exemple, gaz, céramiques partielles) augmente considérablement.

II. Facteur d'échantillon: « caractéristiques intrinsèques et état de préparation» de l'objet mesuré

L'état physico - chimique de l'échantillon lui - même détermine directement sa constante diélectrique réelle, et une mauvaise préparation ou manipulation de l'échantillon entraîne une "valeur mesurée ≠ valeur réelle":

1. Pureté et uniformité de l'échantillon

Contamination par des impuretés: le mélange d’impuretés dans l’échantillon (par exemple, huile sur la surface de l’échantillon solide, humidité dans l’échantillon liquide) modifie ses propriétés diélectriques – par exemple, le mélange d’impuretés conductrices (par exemple, le toner) dans un matériau isolant peut augmenter considérablement le tanδ (perte), affectant indirectement la précision de calcul de ε; Après l'absorption d'eau dans un échantillon liquide, le ε mesuré sera considérablement plus élevé, car l'eau a un ε '(≈80) beaucoup plus élevé que la plupart des liquides organiques.

Uniformité insuffisante: si les composites polyphasés (tels que les composites céramique - polymère) sont mélangés de manière inégale, la constante diélectrique locale varie considérablement, la mesure prendra un « effet moyen», ce qui entraînera un écart de ε par rapport à la valeur réelle (par exemple, ε théorique = 5,0, mesure réelle de 4,5 ou 5,5).

2. Paramètres géométriques et état de surface de l'échantillon

Précision dimensionnelle: l'épaisseur (d), la surface (s) de l'échantillon solide sont des paramètres clés pour le calcul de la constante diélectrique (ε '= CD / (ε₀s)), si l'épaisseur s'écarte de ± 0,02 mm (par exemple, l'échantillon nominal de 1 mm est réellement de 0,98 mm), la valeur mesurée de ε' s'écarte d'environ 2%; Un bord inégal de l'échantillon entraîne un mauvais contact avec les plaques de la pince, introduisant un espace d'air (ε '≈ 1) qui rend le ε' mesuré faible.

Rugosité de la surface: la rugosité de la surface de l'échantillon (par exemple ra > 0,1 μm) entraîne un léger entrefer avec la plaque, formant un milieu Composite « échantillon - air» avec une constante diélectrique équivalente inférieure à la valeur réelle de l'échantillon (l'erreur peut être évaluée par la formule ε q = (ε Sample ・ d Sample + ε air ・ D Air) / D total).

3. L'état physique de l'échantillon (température, humidité, teneur en eau)

Température: la constante diélectrique est sensible à la température - Epsilon 'augmente avec la température (capacité de polarisation moléculaire accrue) pour les matériaux polaires tels que le polyester, et moins avec la température pour les matériaux non polaires tels que le polyéthylène. Si la température de l'échantillon s'écarte de la température standard (généralement 23 ± 2 ° c) au moment de l'essai et n'est pas corrigée, une erreur est introduite (par exemple, 10 ° C par écart de température, l'écart ε 'du matériau polaire peut atteindre 0,1 à 0,5).

Teneur en eau: l'eau est une substance fortement polaire, l'augmentation de la teneur en eau de l'échantillon augmentera considérablement ε 'et tanδ. Par exemple, ε '≈ 3 pour le bois sec, peut atteindre 5 - 8 après absorption d'eau; Même pour les « matériaux isolants», si la teneur en eau passe de 0,1% à 1%, l'écart de mesure ε peut dépasser 10%.

Stress interne: si un échantillon solide (par exemple, plastique, céramique) est soumis à un stress interne en raison du traitement et du moulage, il peut provoquer des troubles de l'arrangement moléculaire, des modifications des caractéristiques de polarisation, de sorte que ε 'présente un biais irréversible (généralement, plus le stress est important, plus ε' est faible).