测量介电常数的几种主要方法

          测量介电常数的方法主要有集中电路法、传输线法、谐振法、自由空间波法等等。其中，传输线法、集中电路法、谐振法等属于实验室测量方法。

  1、集中电路法：

  集中电路法是一种在低频段将有耗材料填充电容，利用电容各参数以及测量得到的导纳推出介电常数的一种方法。为了测量导纳，通常用并联谐振回路测出Q值(品质因数)和频率，进而推出介电常数。由于其高频率会受到小电感的限制，这种方法的高频率一般是100 MHz。小电感一般为10 nHz左右。

  2、传输线法：

  传输线法是网络法的一种，是将介质置入测试系统适当位置作为单端口或双端口网络。双端口情况下，通过测量网络的s参数来得到微波的电磁参数。同时测量传输系数或者反射系数的相位和幅度，改变样品长度或者测量频率，测出这时的幅度响应，联立方程组就能够求出相对介电常数。

  3、谐振法：

  谐振法是将样品作为谐振结构的一部分来测量介电常数的方法，分为微扰法、全部填充谐振器空间的方法以及部分填充谐振器空间的方法。

  4、自由空间法：

  自由空间法其实也可算是传输线法。它的原理可参考线路传输法，通过测得传输和反射系数，改变样品数据和频率来得到介电常数的数值。性能特点：

  1.平板电容器

  极片尺寸：φ25.4mmφ50mm

  极片间距可调范围和分辨率：≥10mm，±0.01mm

  2.园筒电容器

  电容量线性：0.33pF / mm±0.05 pF

  长度可调范围和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm

  3.夹具插头间距：25mm±1mm

  4.夹角损耗角正切值：≤4×10-4(1MHz时)

  5、数显电极

  测试原理

  采用高频谐振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器的控制，测量核心采用了频率数字锁定，标准频率测试点自动设定，谐振点自动搜索，Q值量程自动转换，数值显示等新技术，改进了调谐回路，使得调谐测试回路的残余电感减至zui低，并保留了原Q表中自动稳幅等技术，使得新仪器在使用时更为方便，测量值更为精确。仪器能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值，电工材料的高频介质损耗，高频回路有效并联及串联电阻，传输线的特性阻抗等。

  本测试装置是由二只测微电容器组成，平板电容器一般用来夹持被测样品，园筒电容器是一只分辨率高达0.0033pF的线性可变电容器，配用仪器作为指示仪器，绝缘材料的损耗角正切值是通过被测样品放进平板电容器和不放进样品的Q值变化，由园筒电容器的刻度读值变化值而换算得到的。同时，由平板电容器的刻度读值变化而换算得到介电常数。

  概述

  介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷，还有复合材料等的一项重要的物理性质，通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数(ε)，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据;该仪器用于科研机关、学校、工厂等单位对无机非金属新材料性能的应用研究。

  满足标准：GBT 1409-2006测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长在内)下电容率和介质损耗因数的推荐方法

  维修保养

  本测试装置是由精密机械构件组成的测微设备，所以在使用和保存时要避免振动和碰撞，要求在不含腐蚀气体和干燥的环境中使用和保存，不能自行拆装，否则其工作性能就不能保证，如测试夹具受到碰撞，或者作为定期检查，要检测以下几个指标：

  1. 平板电容器二极片平行度不超过0.02mm。

  2. 园筒电容器的轴和轴同心度误差不超过0.1mm。

  3. 保证二个测微杆0.01mm分辨率。

  4. 用精密电容测量仪(±0.01pF分辨率)测量园筒电容器，电容呈线性率，从0~20mm，每隔1mm测试一点，要求符合工作特性要求。

  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表

  平板电容极片 Φ50mm/Φ25.4mm 可选频率范围10KHz-70MHz

  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%或1pF

  夹具损耗角正切值≦4×10-4 (1MHz) Q测试范围2～1023

  仪器技术指标：

  ☆Q值测量：

  a.Q值测量范围：5～999。 b.Q值量程分档：30、100、300、999、自动换档。

  c.标称误差

  频率范围：25kHz～10MHz; 固有误差：≤5%±满度值的2%;工作误差：≤7%±满度值的2%;

  频率范围：10MHz～50MHz; 固有误差：≤7%±满度值的2%;工作误差：≤10%±满度值的2%。

  ☆电感测量：

  a.测量范围：0.1μH～1H。

  b.分 档：分七个量程。

  0.1～1μH， 1～10μH， 10～100μH，

  0.1～lmH， 1～10mH， 10～100mH， 100 mH～1H。

  ☆电容测量：

  a.测量范围：1～460pF(460pF以上的电容测量见使用规则);

  b.电容量调节范围

  主调电容器：40～500pF; 准 确 度：150pF以下±1.5pF;150pF以上±1%;

  微调电容量：-3pF～0～+3pF; 准 确 度：±0.2pF。

  ☆振荡频率：

  a.振荡频率范围：25kHz～50MHz;

  b.频率分档

  25～74kHz， 74～213kHz， 213-700kHz， 700kHz～1.95MHz，

  1.95MHz～5.2MHz， 5.2MHz～17MHz， 17～50MHz。

  c.频率误差：2×10-4±1个字。

  ☆Q合格指示预置功能，预置范围：5～999。

  ☆仪器正常工作条件

  a. 环境温度：0℃～+40℃; b.相对湿度：<80%; c.电源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

  ☆试样尺寸

  圆片形：厚度2+0.5mm，直径为Φ30~40mm(ε<12时)，Φ25~35mm(ε=12~30时)，Φ15~20mm(ε>30时)

  ☆其他

  a.消耗功率：约25W; b.净重：约7kg; c. 外型尺寸：(l×b×h)mm：380×132×280。

  ☆ Q合格指示预置功能

  预置范围：5～1000。