綜述介電常數測試儀常用的測量方法

介電常數測試儀測量介電常數的幾種主要方法

從總體來(lái)說(shuō)，目前介電常數測試儀測量介電常數的方法主要有集中電路法、傳輸線(xiàn)法、諧振法、自由空間波法等等。其中，傳輸線(xiàn)法、集中電路法、諧振法等屬于實(shí)驗室測量方法，測量通常是在實(shí)驗室中進(jìn)行，要求具有相應的樣品采集技術(shù)。另外對于已知介電常數材料發(fā)泡后的介電常數通常用經(jīng)驗公式得到。下面，分別對這幾種方法的原理、特點(diǎn)和發(fā)展現狀等做分別闡述。

3.1. 集中電路法

集中電路法是一種在低頻段將有耗材料填充電容，利用電容各參數以及測量得到的導納推出介電常數的一種方法。其原理公式為：

(1)

其中，Y為導納，A為電容面積，d為極板間距離，ε0為空氣介電常數，ω為角頻率。

3.2. 傳輸線(xiàn)法

傳輸線(xiàn)法是網(wǎng)絡(luò )法的一種，是將介質(zhì)置入測試系統適當位置作為單端口或雙端口網(wǎng)絡(luò )。雙端口情況下，通過(guò)測量網(wǎng)絡(luò )的s參數來(lái)得到微波的電磁參數。

3.3. 諧振法

諧振法是將樣品作為諧振結構的一部分來(lái)測量介電常數的方法，分為微擾法、全部填充諧振器空間的方法以及部分填充諧振器空間的方法。全部填充可以用公式(6)來(lái)計算

(6)

其中ε’是復介電常數實(shí)部，ε’’是復介電常數虛部，Q是品質(zhì)因數，tanδ是損耗角正切，f0是無(wú)樣品時(shí)的諧振頻率。

3.4. 自由空間法

自由空間法其實(shí)也可算是傳輸線(xiàn)法。它的原理可參考線(xiàn)路傳輸法，通過(guò)測得傳輸和反射系數，改變樣品數據和頻率來(lái)得到介電常數的數值。

介電常數測試儀介電常數的測量技術(shù)已經(jīng)被應用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，其測量的標準也十分明確。國家標準中能夠測量的頻率范圍已經(jīng)覆蓋50 MHz以下及100 M到30 GHz。但是其對測試材料種類(lèi)以及介電常數和損耗角的數值范圍有明確規定，使得各種標準能夠應用的范圍不是很廣泛。而就測量方法而言，幾種主要的測量方法各有利弊。集中電路法適用于低頻情況；傳輸線(xiàn)法頻率覆蓋范圍較廣，適用于介電常數較大的材料，其多數方法對于高損和薄膜等材料不太適用，方法簡(jiǎn)單準確；諧振法只能在有限頻率點(diǎn)下進(jìn)行測量，適用于低損材料，方法簡(jiǎn)單準確、單模性好；自由空間法準確性相對較差，但是可以實(shí)現實(shí)地測量；六端口網(wǎng)絡(luò )法精度高，六端口網(wǎng)絡(luò )造價(jià)低廉，頻率覆蓋范圍廣，更適用于以后多種多樣的測量情況的需要，但是沒(méi)有具體的標準可以參考?？梢?jiàn)，并不存在一種方法可以*代替其他方法，不同的方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在不同的情況下選擇具體的方法是十分有必要的。