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介電常數(shù)基本常識
閱讀：7150 發(fā)布時間：2019-4-12介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，原外加電場(真空中)與終介質(zhì)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(qiáng)度會在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。常用電介質(zhì)的介電常數(shù)(瓷器，云母，玻璃，塑料等)見于電介質(zhì)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(zhì)材料。干空氣是良好的電介質(zhì)，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(zhì)的話是好的電介質(zhì)，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(zhì)后電容變大ε倍。電介質(zhì)有使空間比起實際尺寸變得更大或更小的屬性。例如，當(dāng)一個電介質(zhì)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(yuǎn)了一樣。當(dāng)電磁波穿過電介質(zhì)，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(zhì)后側(cè)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(zhì)的介電常數(shù)和頻率相關(guān)，通常稱為介電系數(shù)。介電常數(shù)又叫介質(zhì)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(zhì)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"??) 1.881. 在主機(jī)電感端子上插上和測試頻率相適應(yīng)的高Q值電感線圈（本公司 主機(jī)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(dāng)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(shè)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(jī)上的主調(diào)電容容量（旋轉(zhuǎn)主調(diào)電容旋鈕改變主調(diào)電容電容量），使主機(jī)處于諧振點(diǎn)（Q值大值）上。
- 取出S916測試夾具中的樣品，這時主機(jī)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(jī)再回到諧振點(diǎn)（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(zhì)損耗測試方法與步驟
1. 主機(jī)C0值的計算方式:
- 選一個適當(dāng)?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(diǎn)，可以通過頻率旋鈕來微調(diào)頻率來達(dá)到Q值大值的諧振點(diǎn)；
- 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(jī)構(gòu)電容的有效電容為：Cz= C4－C3
分布電容為機(jī)構(gòu)電容CZ和電感分布電容CL（參考電感的技術(shù)說明）的和
介質(zhì)損耗系數(shù)/介質(zhì)損耗正切值為
2. 把S916測試夾具裝置上的插頭插入到主機(jī)測試回路的“電容”兩個端子上。
3. 在主機(jī)電感端子上插上和測試頻率相適應(yīng)的高Q值電感線圈（本公司 主機(jī)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(shè)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(jī)上的主調(diào)電容容量，使主機(jī)處于諧振點(diǎn)（Q值大值），然后按一次 主機(jī)上的小數(shù)點(diǎn)（tgδ）鍵，在顯示屏上原電感顯示位置上將顯示C0= x x x(C0=Cz+CL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(jī)又失去諧振（Q值變小），再改變主機(jī)上的主調(diào)電容容量，使主機(jī)重新處于諧振點(diǎn)（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(jī)上的小數(shù)點(diǎn)（tgδ）鍵，顯示屏上原C2和Q2顯示變化為C1和Q1，同時顯示介質(zhì)損耗系數(shù)tn =．x x x x x ，即完成測試。
9. 出錯提示，當(dāng)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 |
CZ | 主機(jī)+測試夾具測得的結(jié)構(gòu)電容值 |
CL | 標(biāo)準(zhǔn)電感的分布電容值 |
C0 | 結(jié)構(gòu)電容值+電感的分布電容值 |
D2 | 材料的厚度 |
tn | 介質(zhì)損耗系數(shù)/介質(zhì)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(jìn)行測試線圈的分布電容量，電容器的電容量，高頻介質(zhì)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(diǎn)，因而增加其測量的準(zhǔn)確度，各電感的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
電感No | 電感量 | 準(zhǔn)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 | |
QBG-3E | AS2853A | ||||||
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 |
附錄 三
粘性材料以及超薄材料的測試方法
一 如何測試帶粘性超薄絕緣材料的介電常數(shù)
1 用錫箔紙覆膠在材料的兩面，上下層錫箔紙不能接觸。錫箔紙厚度為DX;
2 超薄材料需要疊加：疊加方式如下
250μ貼合6層后測試；
200μ貼合8層后測試；
175μ貼合9層后測試；
125μ貼合12層后測試；
100μ貼合15層后測試；
75μ貼合20層后測試；
50μ貼合30層后測試。
3 計算公式
Σ＝(D2-2*DX)/D4
4 介質(zhì)損耗系數(shù)測試同理