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2018年12月07日 10:45:30人气:1921来源:北京北广精仪仪器设备有限公司

介电常数测试仪的定义
介电常数描述的是材料与电场之间的相互作用。介电常数  (K*) 等于复数相对介电常数 ( ε *r) ,或复数介电常数 ( ε *) 与真空介电常数 ( ε 0) 的比值。复数相对介电常数的实部 ( ε 'r) 表示外部电场有多少电能储存到材料中;对于绝大多数固体和液体来说,ε 'r>1 。复数相对介电常数的虚部 ( ε "r) 称为损耗系数,表示材料中储存的电能有多少消耗或损失到外电场中。ε "r 始终 >0 ,且通常远远小于ε 'r 。损耗系数同时包括介电材料损耗和电导率的效应。
如果用简单的矢量图表示复数介电常数,那么实部和虚部的相位将会相差 90 °。其矢量和与实轴 ( ε 'r) 形成夹角δ。通常使用这个角度的正切值 tan δ或损耗角正切来表示材料的相对“损耗”。

使用平行板法测量介电常数
当使用阻抗测量仪器测量介电常数时,通常采用平行板法

平行板法在 ASTM D150 标准中又称为三端子法,其原理是通过在两个问鼎.cn之间插入一个材料或液体薄片组成一个电容器,然后测量其电容,根据测量结果计算介电常数。在实际测试装置中,两个问鼎.cn配备在夹持介电材料的测试夹具上。阻抗测量仪器将测量电容 (C) 和耗散 (D) 的矢量分量,然后由软件程序计算出介电常数和损耗角正切。
当简单地测量两个问鼎.cn之间的介电材料时,在问鼎.cn边缘会产生杂散电容或边缘电容,从而使得测得的介电材料电容值比实际值大。边缘电容会导致电流流经介电材料和边缘电容器,从而产生测量误差。
使用保护问鼎.cn,可以消除边缘电容所导致的测量误差。保护问鼎.cn会吸收边缘的电场,所以在问鼎.cn之间测得的电容只是由流经介电材料的电流形成,这样便可以获得准确的测量结果。当结合使用主问鼎.cn和保护问鼎.cn时,主问鼎.cn称为被保护问鼎.cn。

接触问鼎.cn法
这种方法通过测量与被测材料( MUT )直接接触的问鼎.cn的电容来推导出介电常数。

介电常数和损耗角正切通过以下公式 计算

其中 Cp: MUT 的等效平行电容  [F]
D: 耗散系数  ( 测量值 )
tm: MUT 的平均厚度 [m]
A: 被保护问鼎.cn的表面积 [m2]
d: 被保护问鼎.cn的直径 [m]
ε 0: 自由空间的介电常数 =8.854 x 10-12 [F/m]
接触问鼎.cn法不需要制备任何材料,而且测量操作非常简单,因此得到 zui 广泛的使用。不过在用这种方法进行测量时,如果没有考虑到空气间隙及其影响,那么可能会产生严重的测量误差。
当问鼎.cn直接接触  MUT 时, MUT 与问鼎.cn之间会形成一个空气间隙。无论  MUT 两面组成得多么平坦和平行,都不可避免会产生空气间隙。这个空气间隙会导致测量结果出现误差,因为测量的电容实际上是介电材料与空气间隙串联结构的电容。

通过用薄膜问鼎.cn接触介电材料的表面,可以减小空气间隙的影响。虽然需要进行额外的材料制备 ( 制作薄膜问鼎.cn ) ,但可以实现 zui 准确的测量。
※非接触问鼎.cn法
非接触问鼎.cn法从概念上来说融合了接触问鼎.cn法的优势,并避免了其缺点。它不需要薄膜问鼎.cn,但仍可解决空气间隙效应。根据在有 MUT 和没有 MUT 时获得的两

理论上,问鼎.cn间隙 (tg) 应比 MUT 的厚度 (tm) 略微小一点。换句话说,空气间隙 (tg-tm) 应远远小于 MUT 的厚度 (tm) 。要想正确执行测量,必须满足这些要求。 zui 少要进行两次电容测量,以便使用测量结果计算介电常数。

平行板测量法的比较
方法: 接触问鼎.cn     ( 不使用薄膜问鼎.cn ) 非接触问鼎.cn 接触问鼎.cn   ( 使用薄膜问鼎.cn )
精度
适用的 MUT 具有平滑表面的固体材料 具有平滑表面的固体材料 薄膜问鼎.cn必须应用到表面
操作            1 次测量                             2 次测量                      1 次测量

附表一 , 介质损耗测试系统主要性能参数一览表

BH916 测试装置

GDAT 高频 Q

平板电容极片

Φ50mm/Φ38mm 可选

频率范围

20KHz-60MHz/200KHz-160MHz

间距可调范围

≥15mm

频率指示误差

3×10-5±1 个字

夹具插头间距

25mm±0.01mm

主电容调节范围

30-500/18-220pF

测微杆分辨率

0.001mm

主调电容误差

<1% 1pF

夹具损耗角正切值

4×10-4 1MHz)

Q 测试范围

2 1023

附表二 ,LKI-1 电感组典型测试数据

线圈号

测试频率

Q

分布电容 p

电感值

9

100KHz

98

9.4

25mH

8

400KHz

138

11.4

4.87mH

7

400KHz

202

16

0.99mH

6

1MHz

196

13

252μH

5

2MHz

198

8.7

49.8μH

4

4.5MHz

231

7

10μH

3

12MHz

193

6.9

2.49μH

2

12MHz

229

6.4

0.508μH

1

25MHz
50MHz

233
211

0.9

0.125μH

关键词:电导率 测量仪器
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