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介电常数基本常识
点击次数:84 发布时间: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)与最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--52mm/38.4--40mm,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--5mm之间(当材料介电大于6的情况下建议材料≥2mm),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0.5mm的样品测试,请参考附录三,叠加测试法)

3.        调节S916测试夹具的测微杆,使S916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S916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D2。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(Q值最大值)上。
  2. 取出S916测试夹具中的样品,这时主机又失去谐振(Q值变小),此时调节S916测试夹具的测微杆,使主机再回到谐振点(Q值最大值)上,读取测试装置液晶显示屏上的数值记为D4。
  3. 计算被测样品的介电常数:

     Σ=D2 / D4

 

介质损耗测试方法与步骤

1.    主机C0值的计算方式:

  1. 选一个适当的谐振电感接到“Lx”的两端;
  2. 将调谐电容器调到200P左右,令这个电容是C4
  3. 按下仪器面板的频率搜索键,使测试回路谐振,谐振时Q的读数为Q4(注:若频率搜索未能找到最高Q值谐振点,可以通过频率旋钮来微调频率来达到Q值最大值的谐振点;
  4. 将测试夹具接在“Cx”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C3,Q值读数为Q3。(注:C3数值肯定比C4要小)

机构电容的有效电容为:Cz= C4-C3

分布电容为机构电容CZ和电感分布电容CL(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S916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--52mm/38.4--40mm,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--5mm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S916测试夹具的测微杆,使S916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S916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S916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值最大值),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D2的值,此时显示数值为C2和Q2。

6。 取出S916测试夹具中的样品,(保持S916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值最大值)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Q2显示变化为C1和Q1,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C1 ≤ C2的错误情况。

 

附录

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Q值

Q2

材料在夹具中,谐振时测得的Q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

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Q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≥

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

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DX;

2 超薄材料需要叠加:叠加方式如下

                                   250μ贴合6层后测试;

200μ贴合8层后测试;

175μ贴合9层后测试;

125μ贴合12层后测试;

100μ贴合15层后测试;

75μ贴合20层后测试;

50μ贴合30层后测试。

3 计算公式

  Σ=(D2-2*DX)/D4

4 介质损耗系数测试同理

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