Messung Dielektrischer Stoffeigenschaften

ISBN-13: 9783528068394 / Niemiecki / Miękka / 1978 / 206 str.

Albrecht Rost

Opis

Bei der Beschaftigung mit dielektrischen Messungen an nichtlinearen Dielektrika wurde es als Mangel empfun den, dal3 es, abgesehen von Ubersichtskapiteln in Hand btichern, keine zusammenfassende Darstellung der ver schiedenen, sich tiber einen grol3en Frequenzbereich er streckenden MeBverfahren gibt. Vielmehr werden in Abhandlungen tiber bestimmte Teilgebiete der Elektro technik und in Originalarbeiten oder Ubersichtsartikeln stets nur einzelne, fur bestimmte MeBaufgaben anwend bare Methoden und Gerate beschrieben. In diesem Btichlein solI deshalb versucht werden, einen Uberblick iiber die Methoden zur Messung dielek trischer Stoffeigenschaften zu geben, wobei neben den eigentlichen DK-MeBverfahren auch die hauptsachlichen Verfahren zur Untersuchung nichtlinearer Dielektrika behandelt werden. Es wendet sich damit sowohl an Studenten unterschiedlicher naturwissenschaftlicher und technischer Fachrichtungen, um sie mit diesen Me- methoden bekannt zu machen, als auch an Wissenschaft ler, Ingenieure und Techniker, die sich mit dielektrischen Untersuchungen, sei es in der Forschung oder in der Werkstoffkontrolle, befassen. Da bei wird nicht so sehr auf die ausftihrliche mathematische Behandlung ein zeIner Mel3methoden Wert gelegt - dazu wird auf spe zielle Literatur verwiesen - als vielmehr auf eine an schauliche Darstellung, die es dem Leser gestattet, die Eignung eines Verfahrens fUr eine ganz konkrete meB technische Aufgabe einzuschatzen, den experimentellen und auswertetechnischen Aufwand verschiedener Me- methoden gegeneinander abzuwagen sowie die auftreten- 4 Vorwort den systematischen Fehler abzuschatzen und experi mentell oder durch Korrekturrechnungen auszugleichen. Um in der Darstellung der vielen verschiedenen Me thoden zur Messung der Dielektrizitatskonstanten eine gewisse Systematik zu erreichen, muBte ihre Einteilung nach einem bestimmten Gesichtspunkt erfolgen.

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1. Nichtleiter im elektrischen Feld — die elektrische Polarisation.- 1.1.1. Klassische Beschreibung der elektrischen Polarisation.- 1.1.2. Die Dielektrizitätskonstante.- 1.1.3. Dielektrische Nichtlinearitäten.- 1.2. Dielektrische Eigenschaften leitender Proben.- 1.3. Schnellveränderliche elektrische Felder.- 2. DK-Messung im NF-Bereich.- 2.1. Das vollständige Ersatzschaltbild der Probe.- 2.1.1. Parallel-und Serienersatzschaltung.- 2.1.2. Die Probe als Dreipol.- 2.1.3. Der Einfluß des Kandfeldes.- 2.1.4. Der Einfluß der Zuleitungen.- 2.1.5. Der Einfluß von Luftspalten.- 2.2. Strom-Spannungs-Messung.- 2.2.1. Spannungseinspeisung.- 2.2.2. Stromeinspeisung.- 2.2.3. Messung bei tiefen Frequenzen.- 2.3. Kapazitätsmeßbrücken.- 2.3.1. Wheatstone-Brücke.- 2.3.2. Nernst-Brücke.- 2.3.3. Maxwell-Brücke.- 2.3.4. Schering-Brücke.- 2.3.5. Erdung und Abschirmung.- 2.3.6. Schutzringmessungen.- 2.3.7. Brückenschaltungen für tiefe Frequenzen.- 2.3.8. Empfindlichkeit einer Brückenschaltung.- 2.3.9. Übertragerbrücken.- 2.3.10. Der Brückenabgleich.- 2.3.11. Automatische Kapazitätsmessung.- 2.4. Admittanzmessung im Doppel-T-Vierpol.- 3. DK-Messung im Resonanzschwingkreis.- 3.1. Die Bestimmung von? und tan?? aus der Resonanz- kurve.- 3.1.1. Theorie des Meßverfahrens.- 3.1.2. Der Einfluß der Zuleitungen.- 3.2. DK-Messung mit dem Gütefaktormesser.- 3.2.1. Verlustfaktor und Güte.- 3.2.2. Gütefaktormesser.- 3.2.3. DK-Messung mit Stoffmeßkondensator.- 3.2.4. Koaxiale Probenleitungen.- 4. DK-Messung mittels elektromagnetischer Wellen.- 4.1. Vorgänge auf Leitungen.- 4.1.1. Leitungsgleichungen und Wellenwiderstand.- 4.1.2. Reflexionsfaktor.- 4.1.3. Stehwellen Verhältnis.- 4.1.4. Impedanztransformation.- 4.1.5. Smith-Diagramm.- 4.2. Die Anwendung von Meßleitungen zur Bestimmung der DK.- 4.2.1. Der Zusammenhang zwischen Stoff konstanten und Leitungskennwerten.- 4.2.2. Impedanzmessung mit einer Meßleitung.- 4.2.3. Das Leerlauf-Kurzschluß-Verfahren.- 4.2.4. Messungen an dünnen Proben.- 4.2.5. Stehwellenmessung innerhalb der Probenleitung.- 4.2.6. Der Einfluß der Dämpfung der Meßapparatur.- 4.2.7. Der Einfluß von Luftspalten zwischen Probe und Leitung.- 4.3. Der koaxiale Probenhalter.- 4.3.1. Die Probe als Abschluß der Koaxialleitung.- 4.3.2. Die Transformationseigenschaften der Probenleitung.- 4.3.3. Der Aufbau koaxialer Probenhalter.- 4.4. Andere Geräte zur Impedanzmessung.- 4.4.1. Die schlitzlose Meßleitung.- 4.4.2. Mikrowellenbrücken.- 4.5. Die Bestimmung der DK aus dem komplexen Trans- missionsfaktor.- 4.5.1. Transmissionsfaktor.- 4.5.2. Der Zusammenhang zwischen Transmissionsfaktor und DK.- 4.5.3. Verfahren zur Messung des komplexen Transmissionsfaktors.- 4.5.4. Transmissionsresonanz.- 4.6. DK-Messung in Leitungsresonatoren.- 4.6.1. Koaxialresonator.- 4.6.2. Hohlraumresonatoren.- 4.6.3. Der gestörte Resonator.- 4.6.4. Gütemessung an Resonatoren.- 4.6.5. Dielektrische Resonanz.- 5. Dielektrische Messungen an nichtlinearen Dielektrika.- 5.1. DK-Messung bei überlagertem Gleichfeld.- 5.2. Messung der dielektrischen Hysterese.- 5.2.1. Sawyer-Towee-Schaltung.- 5.2.2. Hysteresebrücken.- 5.2.3. Hysteresekurvenschreiber mit Miller-Integrator.- 5.2.4. Anwendungsbeispiele.- 5.3. Messung dielektrischer Nichtlinearitäten bei höheren Frequenzen.- 5.4. Impulsmethoden zur Untersuchung des Umschaltverhaltens von Ferroelektrika.- 5.4.1. Messung der umgeschalteten Ladung.- 5.4.2. Die geklemmte Probe.- 5.4.3. Messung des Umschaltstromes.