介電常數(shù)基本常識-山西冠恒精電儀器設備有限公司

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介電常數(shù)基本常識

點擊次數(shù)：7099 更新時間：2019-04-12

介質在外加電場時會產(chǎn)生感應電荷而削弱電場，原外加電場(真空中)與終介質中電場比值即為介電常數(shù)(permeablity),又稱誘電率.如果有高介電常數(shù)的材料放在電場中，場的強度會在電介質內(nèi)有可觀的下降。常用電介質的介電常數(shù)(瓷器，云母，玻璃，塑料等)見于電介質經(jīng)常是絕緣體。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各種金屬氧化物。有些液體和氣體可以作為好的電介質材料。干空氣是良好的電介質，并被用在可變電容器以及某些類型的傳輸線。蒸餾水如果保持沒有雜質的話是好的電介質，其相對介電常數(shù)約為80。 一個電容板中充入介電常數(shù)為ε的物質后電容變大ε倍。電介質有使空間比起實際尺寸變得更大或更小的屬性。例如，當一個電介質材料放在兩個電荷之間，它會減少作用在它們之間的力，就像它們被移遠了一樣。當電磁波穿過電介質，波的速度被減小，有更短的波長。 相對介電常數(shù)εr可以用靜電場用如下方式測量:首先在其兩塊極板之間為空氣的時候測試電容器的電容C0。然后，用同樣的電容極板間距離但在極板間加入電介質后側得電容Cx。然后相對介電常數(shù)可以用下式計算 εr=Cx/C0 對于時變電磁場，物質的介電常數(shù)和頻率相關，通常稱為介電系數(shù)。介電常數(shù)又叫介質常數(shù)，介電系數(shù)或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數(shù)，以字母ε表示，單位為法/米 附常見溶劑的介電常數(shù)(注??的為物質名稱不一定正確)H2O (水) 78.5 HCOOH (甲酸) 58.5 HCON(CH3)2 ("基酮"??) 36.7 CH3OH (甲醇) 32.7 C2H5OH (乙醇) 24.5 CH3COCH3 (丙酮) 20.7 n-C6H13OH ("多聚己醇"??) 13.3 CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15 C6H6 (苯) 2.28 CCl4 (四氯化碳) 2.24 n-C6H14 ("多聚己烷"??) 1.88

1. 在主機電感端子上插上和測試頻率相適應的高Q值電感線圈（本公司主機配套使用的LKI-1電感組能滿足要求），如：1MHz 時電感取100uH，15MHz時電感取1.5uH。

2. 被測樣品要求為圓形，直徑50.4--52mm/38.4--40mm，這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場引起的誤差的有效辦法。樣品厚度可在1--5mm之間(當材料介電大于6的情況下建議材料≥2mm)，樣品太薄或太厚就會使測試精度下降，樣品要盡可能平整。（小于0.5mm的樣品測試，請參考附錄三，疊加測試法）

3. 調(diào)節(jié)S916測試夾具的測微桿，使S916測試夾具的平板電容極片相接為止，按ZERO 清零按鍵，初始值設置為0。

再松開兩片極片，把被測樣品夾入平板電容上下極片之間，調(diào)節(jié)S916測試夾具的測微桿，直到平板電容極片夾住樣品止（注意調(diào)節(jié)時要用S916測試夾具的測微桿，以免夾得過緊或過松），這時能讀取的測試裝置液晶顯示屏上的數(shù)值，既是樣品的厚度D₂。改變主機上的主調(diào)電容容量（旋轉主調(diào)電容旋鈕改變主調(diào)電容電容量），使主機處于諧振點（Q值大值）上。
取出S916測試夾具中的樣品，這時主機又失去諧振（Q值變?。藭r調(diào)節(jié)S916測試夾具的測微桿，使主機再回到諧振點（Q值大值）上，讀取測試裝置液晶顯示屏上的數(shù)值記為D₄_.
計算被測樣品的介電常數(shù):

Σ＝D₂/ D₄

二 介質損耗測試方法與步驟

1. 主機C₀值的計算方式:

選一個適當?shù)闹C振電感接到“Lx”的兩端；
將調(diào)諧電容器調(diào)到200P左右，令這個電容是C₄，
按下儀器面板的頻率搜索鍵，使測試回路諧振，諧振時Q的讀數(shù)為Q₄(注：若頻率搜索未能找到高Q值諧振點，可以通過頻率旋鈕來微調(diào)頻率來達到Q值大值的諧振點；
將測試夾具接在“Cx”兩端，放入材料，上下極片夾緊材料后記住夾具顯示值，然后拿出材料，調(diào)回到夾具的顯示數(shù)值，調(diào)節(jié)主調(diào)電容，使測試電路重新諧振，此時可變電容器值為C₃，Q值讀數(shù)為Q₃。(注：C₃數(shù)值肯定比C₄要小)

機構電容的有效電容為：C_z= C₄－C₃

分布電容為機構電容C_Z和電感分布電容C_L（參考電感的技術說明）的和

介質損耗系數(shù)/介質損耗正切值為

2. 把S916測試夾具裝置上的插頭插入到主機測試回路的“電容”兩個端子上。

3. 在主機電感端子上插上和測試頻率相適應的高Q值電感線圈（本公司主機配套使用的LKI-1電感組能滿足要求），如：1MHz 時電感取100uH，15MHz時電感取1.5uH。

4. 被測樣品要求為圓形，直徑50.4--52mm/38.4--40mm，這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場引起的誤差的有效辦法。樣品厚度可在1--5mm之間，樣品太薄或太厚就會使測試精度下降，樣品要盡可能平直。

5. 調(diào)節(jié)S916測試夾具的測微桿，使S916測試夾具的平板電容極片相接為止，按ZERO 清零按鍵，初始值設置為0。再松開兩片極片，把被測樣品夾入兩片極片之間，調(diào)節(jié)S916測試夾具的測微桿，到的平板電容極片夾住樣品止（注意調(diào)節(jié)時要用S916測試夾具的，以免夾得過緊或過松），這時能讀取的測試裝置液晶顯示屏上的數(shù)值，既是樣品的厚度D₂，改變主機上的主調(diào)電容容量，使主機處于諧振點（Q值大值），然后按一次主機上的小數(shù)點（tgδ）鍵，在顯示屏上原電感顯示位置上將顯示C₀= x x x(C₀=C_z+C_L電感分布電容)需要手動輸入，記住厚度D₂的值，此時顯示數(shù)值為C₂和Q₂。

6. 取出S916測試夾具中的樣品，（保持S916測試夾具的平板電容極片之間距不變）這時主機又失去諧振（Q值變小），再改變主機上的主調(diào)電容容量，使主機重新處于諧振點（Q值大值）上。

7. 注意：多次測試同一個材料時，要求保持每次材料厚度的讀數(shù)一致。

8. 第二次按下主機上的小數(shù)點（tgδ）鍵，顯示屏上原C₂和Q₂顯示變化為C₁和Q₁，同時顯示介質損耗系數(shù)tn =．x x x x x ，即完成測試。

9. 出錯提示，當出現(xiàn)tn = NO 顯示時，說明測試時出現(xiàn)了差錯，發(fā)生了Q₁ ≤ Q₂和C₁ ≤ C₂的錯誤情況。

附錄一

顯示數(shù)據(jù)介紹：

C₁	材料拿出后，諧振時測得的電容值
C₂	材料在夾具中，諧振時測得的電容值
Q₁	材料拿出后，諧振時測得的Q值
Q₂	材料在夾具中，諧振時測得的Q值
C_Z	主機+測試夾具測得的結構電容值
C_L	標準電感的分布電容值
C₀	結構電容值+電感的分布電容值
D₂	材料的厚度
tn	介質損耗系數(shù)/介質損耗正切值

附錄二

LKI-1電感組

LKI-1型電感組共包括不同電感量的電感9個，凡儀器在進行測試線圈的分布電容量，電容器的電容量，高頻介質損耗，高頻電阻和傳輸線特性阻抗等高頻電路和元件的電性能時，必須用電感組作輔助工具。

本電感組有較高Q值，能使儀器測量時得到尖銳諧振點，因而增加其測量的準確度，各電感的有關數(shù)據(jù)如下表：

電感No	電感量	準確度%	Q值≥	分布電容約略值	諧振頻率范圍 MHz		適合介電常數(shù)測試頻率
電感No	電感量	準確度%	Q值≥	分布電容約略值	QBG-3E	AS2853A	適合介電常數(shù)測試頻率
1	0.1μH	±0.05μH	180	5pF	20~70	31~103	50MHz
2	0.5μH	±0.05μH	200	5pF	10~37	14.8~46.6	15MHz
3	2.5μH	±5%	200	5pF	4.6~17.4	6.8~21.4	10MHz
4	10μH	±5%	200	6pF	2.3~8.6	3.4~10.55	5MHz
5	50μH	±5%	180	6pF	1~3.75	1.5~4.55	1.5MHz
6	100μH	±5%	200	6pF	0.75~2.64	1.06~3.20	1MHz
7	1mH	±5%	150	8pF	0.23~0.84	0.34~1.02	0.5MHz
8	5mH	±5%	130	8pF	0.1~0.33	0.148~0.39	0.25MHz
9	10mH	±5%	90	8pF	0.072~0.26	0.107~0.32	0.1MHz
10	15nH	±10%	40	0		≥100	100MHz