NF C26-231 AM1-1978 METHODS OF TESTING INSULATING MATERIALS RECOMMENDED METHODS FOR THE DETERMINATION OF THE DIELECTRIC PROPERTIES OF INSULATING MATERIAL AT FREQUENCIES ABOVE 300 M.pdf

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1、AFNL NF C26-23L flL 78 m LO12372 002b298 185 m METHODES DESSAI DES MATIERES ISOLANTES Mgthodes recommandes pour la dtermination des proprits dilectriques de matriaux isolants aux frquences suprieures 300MHz NORME FRANAISE ENREGISTREE NI: c 26-23 ADD 1 Septembre 1978 Additif la norme franaise enregis

2、tre NF C 26-231 - mars 1974 Enregistre par dcision du 7 juillet 1978, pour prendre effet A compter du 15 septembre 1978 AVANT-PROPOS Adopte le 29 mal 1978 1. - Le prsent additif reprend le texte de la Publication 377-2 (premire dition - 1977) de la Commission lectrotechnique Internationale (CEI); il

3、 reprsente un premier complment la norme NF C 26-231 de mars 1974. Deux autres complments relatifs aux mthodes de ligne de transmission et de pont et aux mthedes optiques sont ltude. - 2. - Les modes doscillation TE, TM et TEM voqus dans le prsent additif sont 3. - Le prsent additif entre en vigueur

4、 compter du 15 septembre 1978. dfinis dans le Vocabulaire lectrotechnique, chapitre 726 ( ltude). Modifications apporter la norme NF C 26-231 - mars 1974 Ajouter la norme la deuxime partie ci-jointe (pages 13 33). 8 I ReDmducilon Interdits EIS Busson. irnpr 75018 Paris (31. 1978. no 6 600) - No 7 28

5、9 - NF C 26431 add 1 - 2 O00 - 8/78 METHODS OF TESTING INSULATING MATERIALS Recommended methods for the determination of the dielctric properties of insulating material at frequencies above 300 Milz _- - COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services-

6、 AFNL NF C26-231 ML 78 m LOL2372 0026297 OLL m NF C 26-231 - 13 - DEUXIME PARTIE : METHODES DE RSONANCE SOMMAIRE 1 Objet et domaine dapplication. 2 Introduction. 3 Appareillage dessai. 4 prouvette. 5 Mode opratoire. 6 valuation des rsultats de mesure. 7 Procs-verbal dessai. ANNEXE A. - Rsonnateurs C

7、OPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services- AFN1 NF C26-231 ML 78 111 1012372 0026300 663 = NF C 26-231 - 14 - 1 Objet et domaine dapplication La prsente norme sapplique aux modalits de dtermination de la permittivit relative et du facteur de dissi

8、pation dilectrique - ainsi que des grandeurs qui sy rapportent, telles que lindice de pertes - des matriaux dilec- triques solides, liquides et fusibles aux hyperfrquences par les mthodes de rsonance. Les mthodes dcrites ici sappliquent avant tout aux prouvettes faibles pertes. 2 Introduction Les mt

9、hodes de mesure dcrites dans la prsente norme font appel des appareils de rsonance. Ces appareils consistent essentiellement en une portion de ligne de transmission de section donne, court-circuite aux deux extrmits un intervalle gal un multiple quelconque de la moiti de la longueur donde la frquenc

10、e de mesure. Lorsquon insre une prouvette dans le rsonateur, cette longueur donde change. La variation de frquence ou la variation de longueur qui sont respectivement ncessaires pour rtablir la rsonance et la variation correspondante du facteur Q constituent des mesures des proprits dilectriques de

11、lprouvette. Les avantages particuliers des mthodes de rsonance sur les autres mthodes dessais rsident dans la valeur extrmement leve du facteur Q, rsonateur non charg, ce qui peut tre obtenu par lemploi de modes dondes appropris et par une construction adquate ; cette technique permet de mesurer des

12、 facteurs de dissipation trs faibles de lprouvette, Ainsi, dune faon gnrale, pour profiter des avantages de cette mthode, on construit le rsonateur pour rsoudre un problme particulier de mesure (frquence, forme et proprits dilectriques de lprouvette). Pour viter des rsultats douteux, il est ncessair

13、e dtudier soigneusement la configuration du champ rsultant, En consquence, lappareil rsonance est ncessairement un dispositif bande troite, la frquence dessai obtenue dpendant de la quantit, de la forme et des proprits de lprouvette ainsi que de son emplacement dans le rsonateur. Les types suivants

14、de rsonateur sont dun emploi courant : Type de cavit Cavit rentrante Rsonateur coaxial Cavit (ferme) ( Cavit ouverte ) Rsonateur optique Gamme de frquences 1 Forme de lprouvette I Observations 100 MHz 1 GHz 1 GHz 3 GHz 1 GHz30GHz 3GHz 30GHz Disque Tube Disque, tige Disque Plaque, feuille Er 5 A.4 A.

15、5 Note. - Les valeurs limites indiques pour la frquence et la permittivit ne sont que des valeurs approches, elles peuvent tre dpasses si lon peut tolrer une sensibilit au facteur de dissipation ou la permittivit (voir galement l!article 4 de la premire partie de la prsente norme). Les divers types

16、de rsonateurs, les mthodes de mesure associes et leur valuation sont traits de faon plus dtaille dans lannexe A. COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Services_ AFNL NF C2b-231 ML 78 m LO32372 0026303 5TT m - 15 -. NF C 26-231 3 Appareillage dessai (v

17、oir la figure 1. Page 27). Lappareillage dessai comprend : 3.1 Un gnrateur fournissant la frquence dsire un niveau de puissance suffisant. La frquence doit pouvoir tre accorde, soit manuellement, soit automatiquement (source balayage de frquence) sur toute la gamme de frquences dsire. Note. - Les gn

18、rateurs balayage de frquence utiliss en association avec des dispositifs de lecture (voir le paragraphe 3.2.2) conviennent des essais rapides. On doit veiller ce que la courbe de rsonance ne soit pas affecte par des vitesses de balayage trop leves. On doit pouvoir faire varier la puissance de sortie

19、. Il est souhaitable de disposer dune commande automatique de niveau. Notes f. - Les gnrateurs accords manuellement pour les mthodes dessais frquence fixe doivent avoir une stabilit de fonction- 2. - Pour viter un entranement de frquence, il est recommand dinsrer entre le gnrateur et le circuit un a

20、ffaiblisseur non nement suffisante. 11 suffit en gnral dune stabilit de 1 ppm ou moins de la frquence. rciproque ou un lment daffaiblissement. Pour viter les rsonances parasites, le rsidu harmonique doit tre infrieur 1%. 3.2 Un dtecteur de sensibilit suffisante la frquence de mesure. On utilise diff

21、rents types en association avec les gnrateurs accords manuellement ou automatiquement. 3.2.1 Les dtecteurs pour les mesures frquence fixe doivent avoir une stabilit de fonctionnement suffisante. On peut utiliser soit des voltmtres diodes avec ou sans amplification, soit des rcepteurs accords sur lhy

22、per- frquence ou une modulation basse frquence de la sortie du gnrateur avec ou sans rgulateur automatique daccord. Notes f. - Les dtecteurs large bande conviennent en gnral du fait quil nest pas ncessaire de les accorder sur le gnrateur et que le dispositif a rsonance permet une discrimination suff

23、isante avec les perturbations extrieures hyperfrquences. On ne doit pas oublier, toutefois, que le niveau dentre sur le dtecteur est assez faible et que le blindage qui peut tre efficace aux hyperfrquences peut se montrer insuffisant aux basses frquences; en consquence, dans un environnement sujet d

24、es perturbations, un rcepteur accord peut tre indispensable. Dans tous les cas, on doit veiller viter les retours par la terre qui peuvent tre forms par les connexions des matriels lectroniques aux circuits de puissance et les crans des guides dondes dinterconnexion. 2. - Un rcepteur indiquant le qu

25、otient de deux puissances dentre, cest-dire lune provenant du rsonateur et lautre du gnrateur, prsente lavantage dviter les erreurs dues aux variations de la puissance de sortie du gnrateur. Q 3.2.2 Pour les mesures avec balayage de frquence, il est fait usage de dispositifs de lecture sur cran. Com

26、me seule la puissance de sortie redresse du rsonateur est indique, on peut employer un oscilloscope usage gnral quel- conque de sensibilit suffisante. Nore. - Les dispositifs double trace (fonctionnement en alternance) ont lavantage dliminer les erreurs dues aux variations de la puissance de sortie

27、du gnrateur. 3.3 Un frquencemtre de discrimination suffisante dans ia gamme des frquences de mesure. 3.4 Un talon daffaiblissement de 3 dB ou un affaiblisseur talon variable. 3.5 Nore. - II peut ne pas exister dans le commerce de dispositif rsonance qui donne les rsultats optimaux pour un problme qu

28、el- conque dessais. II semble donc utlle de donner des directives gnrales pour la construction de types particuliers de rsonateurs. Des dtai!s sont donns dans lannexe A. a) Pour faciliter lusinage avec la prcision ncessaire, il est prfrable demployer des rbonateurs de section circulaire. b) Pour les

29、 essais de matriaux, on utilise des modes symtrie axiale exclusivement. En consquence, avec les modes TEM et TEom, ce sont les rsonateurs dont le rapport de la longueur au diamtre est voisin de lunit qui offrent les meilleures possi- bilits; pour les modes TM, ce rapport est voisin de zro. Un rsonat

30、eur entrant en rsonance la frquence dsire. COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesAFNL NF C26-231 ML 78 W LOL2372 0026302 436 W NF C 26-231 - 16 - c) Les surfaces intrieures du rsonateur doivent tre planes au quart prs de la profondeur de pntra

31、tion du champ lectro- magntique la frquence de mesure. Le polissage est ainsi normalement ncessaire. d) Le laiton tant habituellement utilis, on amliore les performances en revtant dargent ou dor par galvanoplastie les surfaces intrieures (application haute temprature) sur une paisseur gale environ

32、quatre fois la profondeur de pntration du champ lectromagntique. Aux frquences leves, on peut utiliser de largent massif pour le rsonateur. e) Les contacts glissants amoindrissent la qualit du rsonateur et, en particu1ier.a frquences leves, nuisent la repro- ductibilit et la prcision du rglage. On d

33、oit donc les viter dans toute la mesure du possible. Les parties amovibles, en particuliei les couvercles des couvertures permettant dintroduire les prouvettes, doivent tre constitues de faon telle que leurs surfaces de contact ne soient pas traverses par le courant. f) Les organes de couplage doive

34、nt tre conus de faon nexciter que le mode doscillation d6sir. Une variation de la rigidit du couplage ne doit pas affecter le facteur de qualit Qu mesur, le rsonateur ntant pas charg (voir le paragraphe 5.2). A ia rsonance, un affaiblissement dinsertion du rsonateur denviron 40 dB peut tre considr c

35、omme adquat. 4 Eprouvette 4.1 La forme de lprouvette doit satisfaire aux conditions poses par le rsonateur et au mode doscillation employer. On emploie, en gnral, des disques ou des tiges de section circulaire. Les rgles particulires pour les diffrents types de rsonateur sont donnes dans lannexe A.

36、Notes I. - Un ajustage troit de lprouvette sur le rsonateur est ncessaire sur les surfaces perpendiculaires aux lignes de champ lec- trique moins que lon ne puisse tenir suffisamment compte, par le calcul, de leffet de cisaillement rsultant. Cela est dune importance particulire dans le cas des rsona

37、teurs coaxiaux (TEM) et des cavits TM. 2. - Les erreurs sur la permittivit qui sont dues un interstice rsiduel entre la surface de Iextrhit du rsonateur et la surface adjacente de lprouvette sont ngligeables si on emploie des prouvettes dpaisseur gale une demi-onde. 3. - Les prouvettes en forme de t

38、ige de faible permittivit et dont le diamtre ds est faible (par rapport au diamtre do de la cavit) peuvent tre utilises dans les rsonateurs cavit. 4.2 (voir lannexe A) et larticle 5 de la premire partie de la prsente norme. Les prouvettes doivent tre prpares conformment aux rgles de la mthode dessai

39、 particulire 5 Mode opratoire Le mode opratoire est le suivant: 5.1 (frquencefL ou longueur IL respectivement). On introduit lprouvette dans le rsonateur et on tablit la rsonance; on note alors la grandeur accorde 5.2 On mesure la largeur de bande demi-puissance jfL du rsonateur charg en dsaccordant

40、 le rsonateur ou en modifiant la frquence. Le facteur de qualit QL du rsonateur charg est donn par: fL IL I, - CyL SIL Q -=- 5.3 On retire ensuite lprouvette du rsonateur et on rtablit la rsonance conformment au paragraphe 5. (cela donnef, ou lu respectivement). 5.4 Le facteur Q du rsonateur non cha

41、rg se dtermine conformment au paragraphe 5.2: Notes I. - Le couplage avec le rsonateur ne doit influencer la largeur de bande demi-puissance pour aucun rglage individuel. 2. - On augmente la prcision dans la dtermination des rglages de rsonance I ouf en faisant la moyenne des points derni- puissance

42、 li et 12 ou fi et f2 respectivement: 11 + 12 I=- 1 = Il - l2 avec f = constant f.=- fi +fi f=fi -fi avec I = constant 2 COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesAFNL NF C26-231 M1 78 m 1012372 0026303 372 m - 17 - NF C 26-231 3. - Lorsque les de

43、ux valeurs de Q dterminer ne diffrent que dune petite quantit, ce qui se produit dans le cas des prouvettes faibles pertes, on peut augmenter ia prcision et simplifier le mode opratoire en utilisant la sortie dun dtecteur rponse quadratique. Si lon connat une valeur individuelle de Q, par exemple QI

44、, on a: * o 8, et Oz sont les dviations du voltmtre qui correspondent aux valeurs QI et Qz respectivement. Une autre solution consiste maintenir constantes les tensions de rsonance U1 et U2 sur le dtecteur au moyen dun affaiblisseur variable talonn, on a alors: A e, = 81 * io” o A = 20 Ig U2 - lg UI

45、) est laccroissement ncessaire de laffaiblissement en dcibels. Lafaiblisseur doit donner A avec une prcision dau moins O, 1 dB. 5.5 Toutes les mesures doivent tre faites dans un intervalle de temprature ne dpassant pas f 2 “C moins que lon ne puisse corriger linfluence de la temprature avec une prci

46、sion suffisante. 6 Evaluation des rsultats de mesure Les rsultats de mesure sont valus conformment aux rgles donnes dans lannexe A pour Iappareillage de mesure considr. 7 Procs-verbal dessai Le procs-verbal dessai est tabli conformment larticle 6 de la premire partie de la prsente norme. COPYRIGHT A

47、FNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesAFNL NF C2b-231 ML 78 = LO12372 0026304 207 - 18 - NF C 26-231 ANNEXE A RSONATEURS Al Cavit rentrante Al.1 Les rsonateurs cavit rentrante semploient dans ia gamme de frquences de 100 MHz 1 O00 MHz. Ils conviennent aux prouvettes en forme de disque de faible permittivit (E, L 10). Al .2 Principe de fonctionnement Les cavits rentrantes sont essentiellement constitues dune longueur fi