在絕緣材料研發(fā)、電力電子制造、新能源產(chǎn)業(yè)快速升級(jí)的當(dāng)下，絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角tanδ也就是D值，已經(jīng)成為評(píng)價(jià)各類固體、液體絕緣材料電氣性能的兩項(xiàng)核心關(guān)鍵指標(biāo)，是GB/T 1409-2006《測(cè)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)的推薦方法》、ASTM D150、IEC 60250等國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中明確要求的必檢項(xiàng)目。

過去傳統(tǒng)的介電性能測(cè)試設(shè)備，大多需要測(cè)試人員手動(dòng)測(cè)量不同狀態(tài)下的電容值與損耗值，再通過復(fù)雜的公式人工換算才能得到介電常數(shù)與介質(zhì)損耗的最終結(jié)果，不僅測(cè)試流程繁瑣、人工計(jì)算容易出現(xiàn)筆誤，測(cè)試效率極低，而且人工操作帶來的誤差占比很高，很難實(shí)現(xiàn)高精度、大批量的快速測(cè)試需求。直讀介質(zhì)損耗測(cè)試儀GDAT-S作為新一代的智能化低頻阻抗分析與介電性能一體化測(cè)試設(shè)備，打破了傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備的操作壁壘，上下位同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)所有參數(shù)，無需人工干預(yù)計(jì)算就可以直接讀取介電常數(shù)與介質(zhì)損耗的最終測(cè)試結(jié)果，憑借0.05%的超高基本測(cè)試精度、覆蓋20Hz~2MHz甚至選配到5MHz的寬測(cè)試頻率范圍，成為當(dāng)前材料研發(fā)、質(zhì)檢實(shí)驗(yàn)室中廣泛選用的主流直讀介損測(cè)試設(shè)備，為全行業(yè)的絕緣材料介電性能評(píng)定提供了穩(wěn)定可靠的高精度硬件支撐。

一、核心行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景

GDAT-S直讀介質(zhì)損耗測(cè)試儀整套系統(tǒng)由高頻阻抗分析儀、專用測(cè)試裝置、標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)樣品三部分組成，專門針對(duì)絕緣材料的寬頻介電性能測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)，可以在指定工作頻率范圍內(nèi)，精準(zhǔn)完成各類絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角D或tanδ的動(dòng)態(tài)變化測(cè)試，覆蓋幾乎所有主流的固體、液態(tài)絕緣介質(zhì)品類的測(cè)試需求。

針對(duì)固體絕緣材料領(lǐng)域，無論是常規(guī)的工程塑料、環(huán)氧樹脂、硅橡膠、絕緣紙板、陶瓷介質(zhì)，還是新型納米復(fù)合改性聚合物、高頻電子基板材料，設(shè)備都可以快速完成寬頻下的介電性能掃描測(cè)試，精準(zhǔn)捕捉不同頻率下材料介電參數(shù)的細(xì)微變化規(guī)律，為新材料配方的研發(fā)優(yōu)化提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。針對(duì)薄膜類的超薄絕緣試樣、表面不平整的軟質(zhì)絕緣材料，設(shè)備支持多種測(cè)試方法靈活適配，不會(huì)因?yàn)樵嚇有螒B(tài)特殊導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏差。

針對(duì)液態(tài)絕緣介質(zhì)領(lǐng)域，設(shè)備搭配對(duì)應(yīng)的專用液體測(cè)試夾具，就可以快速完成絕緣油、絕緣澆注膠、液態(tài)環(huán)氧等各類液態(tài)介質(zhì)的介電性能測(cè)試，電力、化工行業(yè)對(duì)液態(tài)絕緣介質(zhì)的檢測(cè)要求。設(shè)備的設(shè)計(jì)邏輯對(duì)齊GB1409國(guó)內(nèi)固體絕緣材料測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的全部技術(shù)要求，所有測(cè)試流程、精度指標(biāo)都符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛規(guī)定，測(cè)試數(shù)據(jù)的溯源性可以直接適配CMA、CNAS等實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)認(rèn)可的評(píng)審要求，無論是材料研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)檢部門，還是第三方專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，都可以直接使用該設(shè)備開展合規(guī)的介電性能檢測(cè)業(yè)務(wù)。

在高頻電子通信制造領(lǐng)域，GDAT-S的寬頻測(cè)試能力可以精準(zhǔn)測(cè)試不同工作頻率下高頻基板材料的介電常數(shù)波動(dòng)情況，保障通信信號(hào)的傳輸時(shí)延精度符合設(shè)計(jì)要求；在新能源動(dòng)力電池的絕緣隔膜研發(fā)場(chǎng)景中，設(shè)備可以快速完成不同改性工藝下隔膜材料的介電參數(shù)對(duì)比測(cè)試，篩選出介損更低、絕緣性能更穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)方案；在高校與科研院所的絕緣材料機(jī)理研究場(chǎng)景中，設(shè)備的超高采樣速度和豐富的掃描測(cè)試功能，可以支持科研人員完成介電譜類的前沿科研測(cè)試，為絕緣材料的極化機(jī)理研究提供充足的測(cè)試數(shù)據(jù)。

二、GDAT-S設(shè)備整體架構(gòu)與核心產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

GDAT-S是集合了多種功能的新型智能化阻抗分析儀產(chǎn)品，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊便攜，體積小巧非常適配標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上架使用，不需要占用實(shí)驗(yàn)室的過多操作空間。4.3寸的LCD屏幕搭配全中英文可選操作界面，操作邏輯簡(jiǎn)潔直觀，哪怕是沒有豐富測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的操作人員，經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)也可以快速熟練操作。設(shè)備內(nèi)置集成了變壓器參數(shù)測(cè)試功能、平衡測(cè)試功能，在通用阻抗分析儀的基礎(chǔ)上拓展了介電性能專項(xiàng)測(cè)試邏輯，大幅提升了多場(chǎng)景下的測(cè)試效率。同時(shí)設(shè)備配置了極其豐富的外部接口，可以滿足自動(dòng)分選測(cè)試、多模式數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)的各類行業(yè)需求。

設(shè)備最核心的優(yōu)勢(shì)是真正實(shí)現(xiàn)了介電常數(shù)與介質(zhì)損耗的直讀功能，不需要人工完成任何中間步驟的復(fù)雜公式計(jì)算，系統(tǒng)通過自動(dòng)采集被測(cè)樣品放入平板電容器前后的電容值Cp和損耗值D的變化，直接運(yùn)算輸出最終測(cè)試結(jié)果，從根本上杜絕了人工計(jì)算帶來的錯(cuò)誤概率，將單次測(cè)試的整體耗時(shí)壓縮到十幾毫秒級(jí)別，極大提升了大批量試樣的測(cè)試效率。設(shè)備除了常規(guī)的介損與介電常數(shù)測(cè)試之外，還拓展支持各類電阻參數(shù)的測(cè)試功能，一臺(tái)設(shè)備就可以覆蓋多個(gè)維度的電氣性能測(cè)試需求，大幅降低實(shí)驗(yàn)室多類測(cè)試設(shè)備的采購(gòu)成本。

依托設(shè)備搭載的電壓或電流自動(dòng)電平調(diào)整ALC功能，系統(tǒng)可以根據(jù)被測(cè)樣品的阻抗特性自動(dòng)調(diào)整輸出的測(cè)試信號(hào)電平，保證測(cè)試信號(hào)的穩(wěn)定性與采樣精度；配套的V、I測(cè)試信號(hào)電平實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，可以讓測(cè)試人員隨時(shí)掌握當(dāng)前施加在試樣上的實(shí)際測(cè)試信號(hào)電平，避免出現(xiàn)測(cè)試信號(hào)過大導(dǎo)致試樣意外擊穿的問題。設(shè)備內(nèi)部自帶-5V到+5V的直流偏置源，還支持外接大電流直流偏置源擴(kuò)展，可以模擬各類帶直流偏置疊加下的實(shí)際工況測(cè)試場(chǎng)景，滿足復(fù)雜工況環(huán)境下的介電性能模擬測(cè)試需求。

設(shè)備內(nèi)置的10點(diǎn)列表掃描測(cè)試功能，支持一次設(shè)置就自動(dòng)完成10個(gè)不同指定頻率點(diǎn)的連續(xù)掃描測(cè)試，不需要操作人員逐次手動(dòng)切換測(cè)試頻率，大幅提升寬頻介電譜測(cè)試的效率。30Ω、50Ω、100Ω三檔可選的輸出內(nèi)阻設(shè)計(jì)，可以匹配不同阻抗特性的被測(cè)樣品，獲得更加精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果。內(nèi)建的比較器支持10檔分選和計(jì)數(shù)功能，在生產(chǎn)線的自動(dòng)化分選測(cè)試場(chǎng)景中，系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)合格閾值完成試樣的合格/不合格判定，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，直接對(duì)接自動(dòng)化測(cè)試流水線的需求。

設(shè)備的電容值Cp分辨率達(dá)到了0.00001pF，搭配6位D值顯示的高精度設(shè)計(jì)，從硬件層面保障了介電常數(shù)ε和損耗值D的測(cè)試精度與重復(fù)性表現(xiàn)，哪怕是低損耗絕緣材料萬(wàn)分之幾的微小性能差異，設(shè)備也可以精準(zhǔn)識(shí)別出來。介電常數(shù)的測(cè)量范圍覆蓋1~10?的超寬區(qū)間，幾乎覆蓋了所有已知常規(guī)絕緣材料的介電常數(shù)數(shù)值區(qū)間，無論是低介電常數(shù)的聚四氟乙烯材料，還是高介電常數(shù)的陶瓷絕緣介質(zhì)，設(shè)備都可以完成精準(zhǔn)測(cè)試。

三、核心性能參數(shù)

ε和D性能：

固體絕緣材料測(cè)試頻率20Hz～2MHz的ε和D變化的測(cè)試。

ε和D測(cè)量范圍：ε：1～105，D：0.1～0.00005，

ε和D測(cè)量精度（10kHz）：ε：±2% ， D：±5%±0.0001。

測(cè)試參數(shù) :C, L, R,Z,Y,X,B, G, D, Q, θ,DCR

測(cè)試頻率 :20 Hz～2MHz,10mHz步進(jìn)

測(cè)試信號(hào)電平 :f≤1MHz 10mV～5V,±（10%+10mV） ，f>1MHz 10mV～1V,±（20%+10mV)

輸出阻抗:10Ω, 30Ω, 50Ω, 100Ω

基本準(zhǔn)確度 ;0.1%

顯示范圍 :

L 0.0001 uH ～ 9.9999kH

C :0.0001 pF ～ 9.9999F

R,X,Z,DCR :0.0001 Ω ～ 99.999 MΩ

Y, B, G 0.0001 nS ～ 99.999 S

D :0.0001 ～ 9.9999

Q :0.0001 ～ 99999

θ :-179.99°～ 179.99°

測(cè)量速度 ;快速: 200次/s（f﹥30kHz） ,100次/s（f﹥1kHz）

中速: 25次/s, 慢速: 5次/s

校準(zhǔn)功能 :開路 / 短路點(diǎn)頻、掃頻清零，負(fù)載校準(zhǔn)

等效方式 :串聯(lián)方式, 并聯(lián)方式

量程方式:自動(dòng), 保持

顯示方式 :直讀, Δ, Δ%

觸發(fā)方式 :內(nèi)部, 手動(dòng), 外部, 總線

內(nèi)部直流偏置源 :電壓模式-5V ～ +5V, ±(10%+10mV), 1mV步進(jìn)；電流模式（內(nèi)阻為50Ω）-100mA ～ +100mA, ±(10%+0.2mA),20uA步進(jìn)

比較器功能:10檔分選及計(jì)數(shù)功能

顯示器;320×240點(diǎn)陣圖形LCD顯示

存儲(chǔ)器 :可保存20組儀器設(shè)定值

接口 :USB DEVICE( USBTMC and USBCDC support) 、USB HOST(FAT16 and FAT32 support) 、LAN(LXI class C support) 、RS232C 、HANDLER 、GPIB（選件）

工作頻率范圍：20Hz～2MHz 數(shù)字合成，精度：±0.02%

電容測(cè)量范圍：0.00001pF～9.99999F 六位數(shù)顯

電容測(cè)量基本誤差：±0.05%

損耗因素D值范圍：0.00001～9.99999 六位數(shù)顯

介電常數(shù)測(cè)試裝置（含保護(hù)電極）： 精密介電常數(shù)測(cè)試裝置提供測(cè)試電極，能對(duì)直徑φ10～56mm，厚度<10mm的試樣精確測(cè)量。它針對(duì)不同試樣可設(shè)置為接觸電極法，薄膜電極法和非接觸法三種，以適應(yīng)軟材料，表面不平整和薄膜試樣測(cè)試。

微分頭分辨率：10μm

耐壓：±42Vp（AC+DC）

電纜長(zhǎng)度設(shè)置：1m

使用頻率：5MHz （選配）

四、標(biāo)準(zhǔn)化操作流程

GDAT-S的操作流程圍繞直讀快速測(cè)試的核心邏輯設(shè)計(jì)，步驟簡(jiǎn)潔清晰，不需要人工參與任何復(fù)雜運(yùn)算，全程自動(dòng)化完成測(cè)試輸出結(jié)果。

測(cè)試開始前，首先按照對(duì)應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求制備待測(cè)試樣：固體試樣按照直徑φ10~56mm的尺寸要求裁切平整，厚度控制在10mm以內(nèi)，避免試樣表面出現(xiàn)劃痕、孔洞、分層等缺陷，將試樣放置在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下完成24小時(shí)狀態(tài)調(diào)節(jié)，消除試樣內(nèi)部水分分布不均、加工殘余應(yīng)力對(duì)介電測(cè)試結(jié)果的干擾。根據(jù)試樣的材質(zhì)形態(tài)，選擇對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法：常規(guī)硬質(zhì)平整試樣選用接觸電極法，超薄薄膜試樣選用薄膜電極法，表面不平整的軟質(zhì)材料選用非接觸法，保障不同形態(tài)的試樣都可以獲得精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果。

將待測(cè)試樣平穩(wěn)放置在介電常數(shù)專用測(cè)試裝置的保護(hù)電極之間，確認(rèn)電極與試樣貼合狀態(tài)良好，連接好設(shè)備的供電線路、信號(hào)測(cè)試線纜，確認(rèn)設(shè)備可靠接地，接通電源開機(jī)預(yù)熱數(shù)分鐘，讓內(nèi)部的精密測(cè)量電路進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。進(jìn)入設(shè)備的校準(zhǔn)界面，依次完成開路清零、短路清零和負(fù)載校準(zhǔn)操作，消除測(cè)試線纜、電極的寄生參數(shù)帶來的系統(tǒng)誤差，校準(zhǔn)完成之后在操作界面中輸入試樣的厚度、電極有效面積等基礎(chǔ)參數(shù)，選定需要測(cè)試的頻率點(diǎn)或者掃描測(cè)試區(qū)間。

確認(rèn)所有設(shè)置無誤后啟動(dòng)測(cè)試流程，設(shè)備首先自動(dòng)采集未放置試樣時(shí)的空電極電容與基準(zhǔn)損耗值，之后自動(dòng)切換到放置試樣后的測(cè)試回路，高頻阻抗分析儀快速采集被測(cè)樣品的實(shí)時(shí)電容值Cp與損耗值D，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)比前后兩組參數(shù)完成數(shù)據(jù)運(yùn)算，不需要任何人工換算，幾十毫秒的時(shí)間內(nèi)就可以直接在屏幕上輸出被測(cè)樣品的相對(duì)介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角D的最終測(cè)試結(jié)果。

所有測(cè)試完成后，設(shè)備既可以將測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，也可以直接外接U盤將所有測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部存儲(chǔ)設(shè)備，還可以通過RS232C、USB、LAN等各類接口將測(cè)試數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)缴衔粰C(jī)電腦中，生成符合實(shí)驗(yàn)室管理要求的完整測(cè)試報(bào)告，全程沒有人工記錄、人工計(jì)算的環(huán)節(jié)，從根源上避免了人為操作帶來的誤差，保障測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與可追溯性。

設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置包含試驗(yàn)主機(jī)一臺(tái)、試驗(yàn)電極一套、數(shù)據(jù)連接線一條、電源線一條、說明書一份、合格證一份、保修卡一份，用戶開箱接通線路之后就可以直接開展介電性能測(cè)試，不需要額外采購(gòu)其他配套配件，大幅降低了用戶的前期配套投入成本。

作為一款高精度直讀式的智能化介損測(cè)試設(shè)備，GDAT-S憑借高測(cè)試精度、寬頻率覆蓋范圍、無需人工計(jì)算直讀結(jié)果的核心優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為當(dāng)前介電性能測(cè)試領(lǐng)域的主流選型設(shè)備，為我國(guó)絕緣材料產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的高精度測(cè)試技術(shù)支撐。