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%。