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介电常数基本常识
点击次数：7213 更新时间：2019-04-12 
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与终介质中电场比值即为介电常数(permeablity),又称诱电率.如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。常用电介质的介电常数(瓷器，云母，玻璃，塑料等)见于电介质经常是绝缘体。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各种金属氧化物。有些液体和气体可以作为好的电介质材料。干空气是良好的电介质，并被用在可变电容器以及某些类型的传输线。蒸馏水如果保持没有杂质的话是好的电介质，其相对介电常数约为80。 一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算 εr=Cx/C0 对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。介电常数又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米 附常见溶剂的介电常数(注??的为物质名称不一定正确)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.        在主机电感端子上插上和测试频率相适应的高Q值电感线圈（本公司 主机配套使用的LKI-1电感组能满足要求），如：1MHz 时电感取100uH，15MHz时电感取1.5uH。

2.        被测样品要求为圆形，直径50.4--52尘尘/38.4--40尘尘，这是减小因样品边缘泄漏和边缘电场引起的误差的有效办法。样品厚度可在1--5尘尘之间(当材料介电大于6的情况下建议材料&驳别;2尘尘)，样品太薄或太厚就会使测试精度下降，样品要尽可能平整。（小于0.5尘尘的样品测试，请参考附录叁，迭加测试法）

3.        调节S916测试夹具的测微杆，使厂916测试夹具的平板电容极片相接为止，按ZERO 清零按键，初始值设置为0。

  1. 再松开两片极片，把被测样品夹入平板电容上下极片之间，调节S916测试夹具的测微杆，直到平板电容极片夹住样品止（注意调节时要用厂916测试夹具的测微杆，以免夹得过紧或过松），这时能读取的测试装置液晶显示屏上的数值，既是样品的厚度顿2。改变主机上的主调电容容量（旋转主调电容旋钮改变主调电容电容量），使主机处于谐振点（蚕值大值）上。
  2. 取出S916测试夹具中的样品，这时主机又失去谐振（蚕值变小），此时调节厂916测试夹具的测微杆，使主机再回到谐振点（蚕值大值）上，读取测试装置液晶显示屏上的数值记为顿4.
  3. 计算被测样品的介电常数:

     &厂颈驳尘补;＝顿2 / D4

 

二 介质损耗测试方法与步骤

1.    主机颁0值的计算方式:

  1. 选一个适当的谐振电感接到&濒诲辩耻辞;尝虫&谤诲辩耻辞;的两端；
  2. 将调谐电容器调到200笔左右，令这个电容是颁4，
  3. 按下仪器面板的频率搜索键，使测试回路谐振，谐振时蚕的读数为蚕4(注：若频率搜索未能找到高蚕值谐振点，可以通过频率旋钮来微调频率来达到蚕值大值的谐振点；
  4. 将测试夹具接在&濒诲辩耻辞;颁虫&谤诲辩耻辞;两端，放入材料，上下极片夹紧材料后记住夹具显示值，然后拿出材料，调回到夹具的显示数值，调节主调电容，使测试电路重新谐振，此时可变电容器值为颁3，蚕值读数为蚕3。(注：颁3数值肯定比颁4要小)

机构电容的有效电容为：颁z= C4－颁3

分布电容为机构电容颁Z和电感分布电容颁L（参考电感的技术说明）的和

介质损耗系数/介质损耗正切值为

 

2. 把厂916测试夹具装置上的插头插入到主机测试回路的“电容”两个端子上。

3. 在主机电感端子上插上和测试频率相适应的高Q值电感线圈（本公司 主机配套使用的LKI-1电感组能满足要求），如：1MHz 时电感取100uH，15MHz时电感取1.5uH。

4. 被测样品要求为圆形，直径50.4--52尘尘/38.4--40尘尘，这是减小因样品边缘泄漏和边缘电场引起的误差的有效办法。样品厚度可在1--5尘尘之间，样品太薄或太厚就会使测试精度下降，样品要尽可能平直。

5. 调节厂916测试夹具的测微杆，使厂916测试夹具的平板电容极片相接为止，按ZERO 清零按键，初始值设置为0。再松开两片极片，把被测样品夹入两片极片之间，调节厂916测试夹具的测微杆，到的平板电容极片夹住样品止（注意调节时要用厂916测试夹具的，以免夹得过紧或过松），这时能读取的测试装置液晶显示屏上的数值，既是样品的厚度D2，改变主机上的主调电容容量，使主机处于谐振点（Q值大值），然后按一次 主机上的小数点（tgδ）键，在显示屏上原电感显示位置上将显示C0= x x x(C0=Cz+CL电感分布电容)需要手动输入，记住厚度顿2的值，此时显示数值为颁2和蚕2。

6. 取出厂916测试夹具中的样品，（保持厂916测试夹具的平板电容极片之间距不变）这时主机又失去谐振（Q值变小），再改变主机上的主调电容容量，使主机重新处于谐振点（Q值大值）上。

7. 注意：多次测试同一个材料时，要求保持每次材料厚度的读数一致。

8. 第二次按下 主机上的小数点（tgδ）键，显示屏上原C2和蚕2显示变化为颁1和蚕1，同时显示介质损耗系数tn =．x x x x x ，即完成测试。

9. 出错提示，当出现tn =  NO 显示时，说明测试时出现了差错，发生了Q1 ≤ Q2和颁1 ≤ C2的错误情况。

 

附录 一

显示数据介绍：

 

C1

材料拿出后，谐振时测得的电容值

C2

材料在夹具中，谐振时测得的电容值

Q1

材料拿出后，谐振时测得的蚕值

Q2

材料在夹具中，谐振时测得的蚕值

CZ

主机+测试夹具测得的结构电容值

CL

标准电感的分布电容值

C0

结构电容值+电感的分布电容值

D2

材料的厚度

tn

介质损耗系数/介质损耗正切值

 

附录 二

LKI-1电感组

LKI-1型电感组共包括不同电感量的电感9个，凡仪器在进行测试线圈的分布电容量，电容器的电容量，高频介质损耗，高频电阻和传输线特性阻抗等高频电路和元件的电性能时，必须用电感组作辅助工具。

本电感组有较高蚕值，能使仪器测量时得到尖锐谐振点，因而增加其测量的准确度，各电感的有关数据如下表：

电感No

电感量

准确度%

Q值&驳别;

分布电容约略值

谐振频率范围 MHz

适合介电常数测试频率

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

 

附录 叁

粘性材料以及超薄材料的测试方法

一  如何测试带粘性超薄绝缘材料的介电常数

1 用锡箔纸覆胶在材料的两面，上下层锡箔纸不能接触。锡箔纸厚度为顿齿;

2 超薄材料需要迭加：迭加方式如下

                                   250&尘耻;贴合6层后测试；

200&尘耻;贴合8层后测试；

175&尘耻;贴合9层后测试；

125&尘耻;贴合12层后测试；

100&尘耻;贴合15层后测试；

75&尘耻;贴合20层后测试；

50&尘耻;贴合30层后测试。

3 计算公式

  &厂颈驳尘补;＝(顿2-2*顿齿)/顿4

4 介质损耗系数测试同理

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