ГОСТ Р 71601-2024 Диэлектрики неорганические. Метод определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 2,5 до 3,5 ГГц

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТР 71601— 2024

ДИЭЛЕКТРИКИ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

Метод определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 2,5 до 3,5 ГГц

Издание официальное

Москва Российский институт стандартизации 2024

ГОСТ Р 71601—2024

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Российский научно-исследовательский институт «Электронстандарт» (АО «РН И И «Электронстандарт»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 303 «Электронная компонентная база, материалы и оборудование»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 сентября 2024 г. № 1194-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

© Оформление. ФГБУ «Институт стандартизации», 2024

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ Р 71601—2024

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДИЭЛЕКТРИКИ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

Метод определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 2,5 до 3,5 ГГц

Inorganic dielectrics. Method for determining the relative permittivity and the tangent of the dielectric loss angle in the frequency range from 2.5 to 3.5 GHz

Дата введения — 2025—03—01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на твердые неорганические диэлектрики с относительной диэлектрической проницаемостью (далее — диэлектрическая проницаемость) £ от 2 до 50 и тангенсом угла диэлектрических потерь tg 5 от 5 ■ 10^-2 до 1 • 10^-4 и устанавливает резонансный метод определения £ и tg 5 этих материалов в диапазоне частот от 2,5 до 3,5 ГГц.

Метод испытаний, приведенный в данном стандарте, применим в интервале температур от минус 60 °C до плюс 500 °C.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.010 Система стандартов безопасности труда. Взрывобезопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 12.1.030 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление

ГОСТ 12.2.032 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования

ГОСТ 12.2.033 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования

ГОСТ 12.2.061 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности к рабочим местам

ГОСТ 12.3.019 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности

ГОСТ 166 (ИСО 3599—76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 16962 Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний

ГОСТ Р 70658 Керамика вакуумплотная. Термины и определения

ГОСТ Р 71073 Материалы стеклокристаллические. Термины и определения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам

Издание официальное

1

ГОСТ Р 71601—2024

ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 70658 и ГОСТ Р 71073.

4 Принцип и условия измерения

4.1 Резонансный метод основан на определении изменений резонансной частоты (для е) и полосы пропускания (для tg 5) измерительного резонатора при помещении в него образца диэлектрика.

4.2 Испытание образцов проводят в нормальных климатических условиях, установленных ГОСТ 16962, а также при температурах от 20 °C до 500 °C и от минус 60 °C до плюс 20 °C.

5 Требования к образцам

5.1 Образцы для испытания должны иметь форму и размеры, приведенные на рисунках 1 и 2 и в таблицах 1 и 2.

Примечание — В технически обоснованных случаях допускается применение образцов с длиной, отличной от приведенной на рисунках 1 и 2 и в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

65±5

Рисунок 1

В миллиметрах

2

Таблица 2

ГОСТ Р 71601—2024

Рисунок 2

В миллиметрах

5.2 Размеры образца (D или /7) измеряют в трех точках.

При расчете берут среднее арифметическое всех измерений. Образцы из диэлектрика могут иметь круглую и прямоугольную формы.

5.3 Испытание проводят не менее чем на трех образцах.

6 Требования к средствам измерения и вспомогательному оборудованию

6.1 Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на рисунке 3.

6.2 Основные элементы установки, приведенной на рисунке 3, должны удовлетворять следующим требованиям:

- генератор СВЧ, перекрывающий диапазон частот от 2 до 3,5 ГГц, с выходной мощностью 20 МВт, обеспечивающий свипирование частоты;

- индикатор. Чувствительность усилителя по вертикали не хуже 70 мкВ/см с полосой пропускания от 20 Гц до 5 кГц и неравномерностью частотной характеристики не более 3 дБ;

- волномер резонансного типа с возбуждаемым колебанием вида Н011, перекрывающий диапазон собственных частот от 2,5 до 3,5 ГГц. Нагруженная добротность — 20 000—30 000 с абсолютной погрешностью измерения 0,05 %;

- резонатор измерительный, работающий на колебаниях типа Е_Ою, с добротностью не хуже 10⁴. Резонатор должен иметь хорошую проводимость и устойчивость при работе в интервале температур от минус 60 °C до плюс 500 °C (серебро);

- ответвитель направленный с переходным ослаблением 15—20 дБ;

- камера тепла (холода), позволяющая проводить смену испытуемых образцов в процессе нагрева (охлаждения). Скорость подъема (понижения) температуры должна быть в пределах 3—5 °С/мин.

Измерение температуры проводится термопарами с погрешностью измерения ±1 °C.

3

ГОСТ Р 71601—2024

1 — генератор; 2 — ответвитель направленный, 3 — вентили; 4 — резонатор измерительный; 5 — головка детекторная;

6 — волномер; 7 — индикатор

Рисунок 3 — Электрическая структурная схема

6.3 Для измерения образцов применяют:

- микрометр с ценой деления 0,01 мм — по ГОСТ 6507;

- штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм — по ГОСТ 166.

7 Подготовка к измерению

7.1 Включают установку, руководствуясь инструкцией по эксплуатации на установку.

7.2 Прогревают установку в течение 10 мин.

7.3 Получают четкое изображение резонансной кривой на экране электронно-лучевой трубки индикатора 2 в соответствии с рисунком 4.

Рисунок 4 — Резонансная кривая измерительного резонатора без образца

7.4 Настраивают волномер 3 на резонансную частоту измерительного резонатора Г_о, при этом сигнал от волномера (метка) должен совместиться с вершиной резонансной кривой.

8 Проведение измерения

8.1 Проведение измерения при температуре плюс 20 °C

8.1.1 Устанавливают образец диэлектрика в отверстие измерительного резонатора.

8.1.2 Получают на экране индикатора четкое изображение резонансной кривой в соответствии с рисунком 5.

4

ГОСТ Р 71601—2024

Рисунок 5 — Резонансная кривая измерительного резонатора с образцом

8.1.3 Настраивают волномер на резонансную частоту резонатора с образцом Г ₁.

Устанавливая метку на вершину резонансной кривой, а затем справа и слева на уровне половины ординаты в соответствии с рисунком 5 фиксируют число делений, соответствующих этим положениям метки, по шкале волномера (П^ П^, Пу).

8.1.4 Повторяют измерение по 8.1.3 для резонатора без образца, фиксируя число делений волномера, соответствующих тем же положениям метки на резонансной кривой (П_о, П_о', П_о") в соответствии с рисунком 4.

8.2 Проведение измерения в интервале температур от минус 60 °C до плюс 20 °C

8.2.1 Устанавливают образец диэлектрика в измерительный резонатор.

8.2.2 Помещают измерительный резонатор в камеру холода.

8.2.3 Снижают температуру до заданной и удерживают в течение 5 мин.

8.2.4 Проводят измерения при заданной температуре в соответствии с 8.1.2—8.1.4.

8.3 Проведение измерения в интервале температур от 20 °C до 500 °C

8.3.1 Устанавливают образец диэлектрика в измерительный резонатор.

8.3.2 Помещают измерительный резонатор в камеру тепла.

8.3.3 Повышают температуру достаточно и выдерживают в течение 5 мин.

8.3.4 Проводят измерения при заданной температуре в соответствии с 8.1.2—8.1.4.

9 Обработка результатов

9.1 Диэлектрическую проницаемость г и тангенс угла диэлектрических потерь tg 5 вычисляют по формулам:

£ = 1+0,538

Wi

(1)

₌ 0,269 Г К>² £ 1⁷ /

^Q| Qo J

(2)

где R — радиус измерительного резонатора, мм;

г — радиус образца круглого сечения или эквивалентной окружности образца прямоугольного сечения, мм;

^0’ ^1 — частоты, соответствующие числу делений П_о и П₁ волномера, определенные по градуировочной кривой для резонатора без образца и с образцом, МГц;

Q_o, Q₁ — добротности резонатора без образца и с образцом, вычисляемые по формулам:

5

ГОСТ Р 71601—2024

Qq ^—

*0 Af₀’

(3)

где Д/р, Д^ — полосы пропускания резонатора без образца и с образцом, МГц, вычисляемые по формулам:

Ч = (^П0- ^по )^с> (⁵)

д^ = (п;- п^с, (6)

где С — цена деления волномера по градуировочной кривой в рабочем интервале частот.

9.2 Упрощенное определение диэлектрической проницаемости образцов круглого сечения проводят по таблицам А.1 — А.6.

9.3 Диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь образцов определяют как среднее арифметическое параллельных измерений.

9.4 Расчет температурного коэффициента диэлектрической проницаемости ТКЕ, 1/°С, может быть проведен по формуле

где £₁ — диэлектрическая проницаемость при температуре ^;

£₂ — диэлектрическая проницаемость при температуре t₂;

At — температурный интервал определения ТКЕ, равный ^₂ - ^.

9.5 Погрешность измерения на установке составляет для £ — 2 %, для tg 5 — 12 %.

10 Требования безопасности

10.1 Для обеспечения безопасности при работе на установке для определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь предусматривают меры безопасности.

10.1.1 Для предупреждения поражения электрическим током:

- надежное заземление всех металлических частей установки, которые могут оказаться под напряжением;

- защиту изоляций наружной электропроводки от металлических и термических повреждений;

- ограждение всех доступных для прикосновения токоведущих частей установки;

- снабжение камеры тепла блокировочным устройством, автоматически размыкающим электрическую цепь нагревателя в случае проникновения внутрь камеры.

10.1.2 Для предупреждения термических ожогов необходимо предусмотреть надежную теплоизоляцию камеры тепла (холода).

Температура наружных стенок камеры должна быть не ниже 15 °C и не выше 40 °C.

10.1.3 При использовании для охлаждения камеры жидкого азота необходимо соблюдение мер безопасности при работе со сжиженными газами.

10.1.4 Для предупреждения пожароопасности в процессе проведения испытаний необходимо предусмотреть оснащение помещения первичными средствами пожаротушения (огнетушитель).

10.2 Контроль параметров опасности необходимо проводить следующими методами и средствами:

- контроль сопротивления заземления — с помощью омметра любого типа;

- контроль сопротивлений изоляции электрооборудования — с помощью мегомметра типа М-110ГМ.

10.3 Общие требования взрывобезопасности и пожарной безопасности рабочих помещений при проведении измерений должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010.

6

ГОСТ Р 71601—2024

10.4 Защитное заземление и зануление приборов и оборудования должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.030.

10.5 При выполнении измерений следует соблюдать требования безопасности, установленные ГОСТ 12.1.019 и ГОСТ 12.3.019.

10.6 Рабочее место персонала, проводящего измерения должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032, ГОСТ 12.2.033, ГОСТ 12.2.061.

На рабочем месте необходимо предусмотреть общий выключатель, с помощью которого возможно одновременное отключение от сети испытательного оборудования и средств измерения.

7

ГОСТ Р 71601—2024

Приложение А (обязательное)

Значения диэлектрической проницаемости для образцов круглого сечения

Таблица А.1 — Значение £ для образцов диаметром 2 мм

8

Таблица А.2 — Значение £ для образцов диаметром 2,5 мм

ГОСТ Р 71601—2024

9

ГОСТ Р 71601—2024

Таблица А.З — Значение £ для образцов диаметром 3 мм

10

Таблица А.4 — Значение £ для образцов диаметром 3,5 мм

ГОСТ Р 71601—2024

11

ГОСТ Р 71601—2024

Таблица А.5 — Значение £ для образцов диаметром 4 мм

12

Таблица А.6 — Значение £ для образцов диаметром 4,5 мм

ГОСТ Р 71601—2024

13

ГОСТ Р 71601—2024

УДК 621.315.61:006.354

ОКС 81.040

Ключевые слова: неорганические диэлектрики, резонансный метод определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь

Технический редактор И.Е. Черепкова

Корректор И.А. Королева

Компьютерная верстка И.Ю. Литовкиной

Сдано в набор 12.09.2024. Подписано в печать 23.09.2024. Формат 60x84%. Гарнитура Ариал.

Усл. печ. л. 1,86. Уч-изд. л. 1,49.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении в ФГБУ «Институт стандартизации» , 117418 Москва, Нахимовский пр-т, д. 31, к. 2.