高頻介電常數(shù)測(cè)試儀概述

介質(zhì)損耗和介電常數(shù)是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷，還有復(fù)合材料等的一項(xiàng)重要的物理性質(zhì)，通過(guò)測(cè)定介質(zhì)損耗角正切tanδ及介電常數(shù)（ε），可進(jìn)一步了解影響介質(zhì)損耗和介電常數(shù)的各種因素，為提高材料的性能提供依據(jù)；儀器的基本原理是采用高頻諧振法，并提供了，通用、多用途、多量程的阻抗測(cè)試。它以單片計(jì)算機(jī)作為儀器的控制，測(cè)量核心采用了頻率數(shù)字鎖定，標(biāo)準(zhǔn)頻率測(cè)試點(diǎn)自動(dòng)設(shè)定，諧振點(diǎn)自動(dòng)搜索，Q值量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，數(shù)值顯示等新技術(shù)，改進(jìn)了調(diào)諧回路，使得調(diào)諧測(cè)試回路的殘余電感減至低，并保留了原Q表中自動(dòng)穩(wěn)幅等技術(shù)，使得新儀器在使用時(shí)更為方便，測(cè)量值更為精確。儀器能在較高的測(cè)試頻率條件下，測(cè)量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質(zhì)損耗，高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻，傳輸線(xiàn)的特性阻抗等。
該儀器用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠(chǎng)等單位對(duì)無(wú)機(jī)非金屬新材料性能的應(yīng)用研究。

Overview of high frequency dielectric constant tester

Dielectric loss and dielectric constant are important physical properties of various kinds of electric ceramics, device ceramics, capacitors and composite materials. By measuring dielectric loss tangent Tan δ and dielectric constant (ε), we can further understand various factors that affect dielectric loss and dielectric constant, and provide basis for improving material performance. The basic principle of the instrument is to adopt high frequency resonance method , and provides a universal, multi-purpose, multi range impedance test. It uses a single-chip computer as the control of the instrument. The measurement core adopts new technologies such as frequency digital lock, automatic setting of standard frequency test point, automatic search of resonance point, automatic conversion of Q value range, and numerical display. It improves the tuning loop, reduces the residual inductance of the tuning test loop to the minimum, and retains the technology of automatic amplitude stabilization in the original Q meter, making the new instrument in use It is more convenient and the measured value is more accurate. The instrument can measure Q value of high frequency inductance or resonance circuit, inductance and distributed capacitance of inductor, capacitance and tangent value of loss angle of capacitor, high frequency dielectric loss of electrical material, effective parallel and series resistance of high frequency circuit, characteristic impedance of transmission line, etc. under the condition of high test frequency.

This instrument is used in research institutions, schools, factories and other units to study the properties of new inorganic non-metallic materials.

A型高頻Q表和C型高頻Q表主要區(qū)別
  A C
測(cè)試頻率范圍 25kHz～60MHz 100kHz～160MHz
主調(diào)電容控制 傳感器 步進(jìn)馬達(dá)
電容搜索 無(wú) 有
 A/C高頻Q表能在較高的測(cè)試頻率條件下，測(cè)量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質(zhì)損耗，高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻，傳輸線(xiàn)的特性阻抗等。該儀器廣泛地用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠(chǎng)等單位。A/C高頻Q表是北廣精儀儀器設(shè)備有限公司研制的產(chǎn)品，它以DDS數(shù)字直接合成方式產(chǎn)生信號(hào)源，頻率達(dá)60MHz/160MHz，信號(hào)源具有信號(hào)失真小、頻率精確、信號(hào)幅度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，更保證了測(cè)量精度的精確性。A主電容調(diào)節(jié)用傳感器感應(yīng)，電容讀數(shù)精確,且頻率值可設(shè)置。C主電容調(diào)節(jié)用步進(jìn)馬達(dá)控制，電容讀數(shù)更加精確,頻率值和電容值均可設(shè)置。A/C電容、電感、Q值、頻率、量程都用數(shù)字顯示，在某一頻率下，只要能找到諧振點(diǎn)，都能直接讀出電感、電容值，大大擴(kuò)展了電感的測(cè)量范圍，而不再是固定的幾個(gè)頻率下才能測(cè)出電感值的大小。A/C*的諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)搜索或電容自動(dòng)搜索功能，能幫助你在使用時(shí)快速地找到被測(cè)量器件的諧振點(diǎn)，自動(dòng)讀出Q值和其它參數(shù)。Q值量程可手動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
二、高頻介電常數(shù)測(cè)試儀工作特性
   1．Q值測(cè)量
  a．Q值測(cè)量范圍：2～1023；
  b．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔；
c．標(biāo)稱(chēng)誤差
頻率范圍 25kHz～10MHz  固有誤差≤5％±滿(mǎn)度值的2%   工作誤差≤7％±滿(mǎn)度值的2%
頻率范圍 10MHz～60MHz  固有誤差 ≤6％±滿(mǎn)度值的2%  工作誤差≤8％±滿(mǎn)度值的2%
電感測(cè)量范圍 14.5nH～8.14H
直接測(cè)量范圍 1-460P  主電容調(diào)節(jié)范圍 40～500pF  準(zhǔn)確度 150pF以下±1.5pF；150pF以上±1%
 
 注：大于直接測(cè)量范圍的電容測(cè)量見(jiàn)使用方法。
信號(hào)源頻率覆蓋范圍
頻率范圍 10kHz～70MHz
CH1 10～99.9999kHz CH2  100～999.999kHz  CH3 1～9.99999MHz CH4 10～70MHz ?頻率指示誤差3×10-5±1個(gè)字

  5．Q合格指示預(yù)置功能：預(yù)置范圍：5～1000
   6．Q表正常工作條件
   a. 環(huán)境溫度：0℃～+40℃；
  b．相對(duì)濕度：<80％；
  c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。
   7．其他
  a．消耗功率：約25W；
   b．凈重：約7kg；
   c.外型尺寸：（寬×高×深）mm：380×132×280。

三、性能特點(diǎn)：
1.    平板電容器
及片尺寸：φ25.4mmφ50mm
及片間距可調(diào)范圍和分辨率：≥10mm，±0.01mm
2.    園筒電容器
電容量線(xiàn)性：0.33pF / mm±0.05 pF
長(zhǎng)度可調(diào)范圍和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm
3.  夾具插頭間距：25mm±1mm
4.  夾角損耗角正切值：≤4×10－4（1MHz時(shí)）

四. 工作原理
本測(cè)試裝置是由二只測(cè)微電容器組成，平板電容器一般用來(lái)夾持被測(cè)樣品，園筒電容器是一只分辨率高達(dá)0.0033pF的線(xiàn)性可變電容器，配用儀器作為指示儀器，絕緣材料的損耗角正切值是通過(guò)被測(cè)樣品放進(jìn)平板電容器和不放進(jìn)樣品的Q值變化，由園筒電容器的刻度讀值變化值而換算得到的。同時(shí)，由平板電容器的刻度讀值變化而換算得到介電常數(shù)。

五．使用方法
高頻Q表是多用途的阻抗測(cè)量?jī)x器，為了提高測(cè)量精度，除了使Q表測(cè)試回路本身殘余參量盡可能地小，使耦合回路的頻響盡可能地好之外，還要掌握正確的測(cè)試方法和殘余參數(shù)修正方法。
1．測(cè)試注意事項(xiàng)
a．本儀器應(yīng)水平安放；
b．如果你需要較精確地測(cè)量，請(qǐng)接通電源后，預(yù)熱30分鐘；
c．調(diào)節(jié)主調(diào)電容或主調(diào)電容數(shù)碼開(kāi)關(guān)時(shí)，當(dāng)接近諧振點(diǎn)時(shí)請(qǐng)緩調(diào)；
d．被測(cè)件和測(cè)試電路接線(xiàn)柱間的接線(xiàn)應(yīng)盡量短，足夠粗，并應(yīng)接觸良好、可靠，以減少因接線(xiàn)的電阻和分布參數(shù)所帶來(lái)的測(cè)量誤差；
e．被測(cè)件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時(shí)可用低損耗的絕緣材料如聚苯乙烯等做成的襯墊物襯墊；
f．手不得靠近試件，以免人體感應(yīng)影響造成測(cè)量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應(yīng)連接在低電位端的接線(xiàn)柱。
2．高頻線(xiàn)圈的Q值測(cè)量（基本測(cè)量法）
 

六. 維修保養(yǎng)
1．新購(gòu)儀器的檢查
新購(gòu)的儀器能先用LKI-1電感組，將各個(gè)電感在各個(gè)不同頻率測(cè)試Q值，把測(cè)試的情況，例使用的電感號(hào)、測(cè)試頻率Q讀數(shù)、電容讀數(shù)等多次測(cè)得數(shù)及測(cè)試環(huán)境條件逐一詳細(xì)記錄，并把記錄保存起來(lái)，以供以后維修時(shí)作參考。

 介電常數(shù)儀 
 介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀 
 液體介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀 
薄膜介電常數(shù)測(cè)試儀 
介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量?jī)x 
介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀  
塑料介電常數(shù)測(cè)試儀
橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀
GB1409介電常數(shù)測(cè)試儀
介電常數(shù)測(cè)試儀
電容率測(cè)試儀
電容器紙介電常數(shù)測(cè)試儀
點(diǎn)膠紙介電常數(shù)測(cè)試儀

LKI-1電感組是測(cè)試時(shí)作輔助電感用的，不能把這些電感當(dāng)作高精度的標(biāo)準(zhǔn)電感看待。隨著測(cè)試環(huán)境條件不同，測(cè)得電感器Q值和分布電容可能略有不同。
2．使用和保養(yǎng)
高頻Q表是比較精密的阻抗測(cè)量?jī)x器，在合理使用和注意保養(yǎng)情況下，才能保證*穩(wěn)定和較高的測(cè)試精度。
a．熟悉本說(shuō)明書(shū)，正確地使用儀器；
b．使儀器經(jīng)常保持清潔、干燥；
c．本儀器保用期為18個(gè)月，如發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障或失去準(zhǔn)確度，可以原封送回本廠(chǎng)，免費(fèi)修理。

 在食品加工行業(yè)當(dāng)中，儲(chǔ)藏、加工、滅菌、分級(jí)及質(zhì)檢等方面都廣泛采用了介電常數(shù)的測(cè)量技術(shù)。例如，通過(guò)測(cè)量介電常數(shù)的大小，新鮮果蔬品質(zhì)、含水率、發(fā)酵和干燥過(guò)程中的一些指標(biāo)都得到間接體現(xiàn)，此外，根據(jù)食品的介電常數(shù)、含水率確定殺菌時(shí)間和功率密度等工藝參數(shù)也是重要的應(yīng)用之一[1]。在路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)價(jià)中，如果利用常規(guī)的方法，盡管測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，但工作量大、周期長(zhǎng)、速度慢且對(duì)路面造成破壞。由于土體的含水量、溫度及密度都會(huì)對(duì)其介電特性產(chǎn)生不同程度的影響，因此可以采用雷達(dá)對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)試以反算出介電常數(shù)的數(shù)值，通過(guò)分析介電性得到路基的密度及壓實(shí)度等參數(shù)，達(dá)到快速測(cè)量路基的密度及壓實(shí)度的目的[2]。此外，復(fù)介電常數(shù)測(cè)量技術(shù)還在水土污染的監(jiān)測(cè)中得到了應(yīng)用[3]。并且還可通過(guò)對(duì)巖石介電常數(shù)的測(cè)量對(duì)地震進(jìn)行預(yù)報(bào)[4]。上面說(shuō)的是介電常數(shù)測(cè)量在民用方面的部分應(yīng)用，其在工業(yè)上也有重要的應(yīng)用。典型的例子有低介電常數(shù)材料在超大規(guī)模集成電路工藝中的應(yīng)用以及高介電常數(shù)材料在半導(dǎo)體儲(chǔ)存器件中的應(yīng)用。在集成電路工藝中，隨著晶體管密度的不斷增加和線(xiàn)寬的不斷減小，互聯(lián)中電容和電阻的寄生效應(yīng)不斷增大，傳統(tǒng)的絕緣材料二氧化硅被低介電常數(shù)材料所代替是必然的。目前Applied Materials 的BlackDiamond 作為低介電常數(shù)材料，已經(jīng)應(yīng)用于集成電路的商業(yè)化生產(chǎn)[5]。在半導(dǎo)體儲(chǔ)存器件中，利用高介電常數(shù)材料能夠解決半導(dǎo)體器件尺寸縮小而導(dǎo)致的柵氧層厚度及限的問(wèn)題，同時(shí)具備特殊的物理特性，可以實(shí)現(xiàn)具有特殊性能的新器件[6]。在軍事方面，介電常數(shù)測(cè)量技術(shù)也廣泛應(yīng)用于雷達(dá)和各種特
殊材料的制造與檢測(cè)當(dāng)中。對(duì)介電常數(shù)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用可以說(shuō)是不勝枚舉。介電常數(shù)的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)和國(guó)防各個(gè)領(lǐng)域，并且有發(fā)展的空間和必要性。我們對(duì)測(cè)量介電常數(shù)的方法進(jìn)行總結(jié)，能更清晰的認(rèn)識(shí)測(cè)量方法的現(xiàn)狀，為某些應(yīng)用提供一種可能適合的方法，是有一定理論和工程應(yīng)用意義的。
.介電常數(shù)測(cè)量方法綜述介電常數(shù)的測(cè)量按材質(zhì)分類(lèi)可以分為對(duì)固體、液體、氣體以及粉末(顆粒)的測(cè)量[7]。固體電介質(zhì)在測(cè)量時(shí)應(yīng)用，通常可以分為對(duì)固定形狀大小的固體和對(duì)形狀不確定的固體的測(cè)量。相對(duì)于固體，液體和氣體的測(cè)試方法較少。對(duì)于液體，可以采用波導(dǎo)反射法測(cè)量其介電常數(shù)，誤差在5%左右[8]。此外國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給出了在90℃、工頻條件下測(cè)量液體損耗角正切及介電常數(shù)的方法[9]。對(duì)于氣體，具體測(cè)試方法少且精度都不十分高。文獻(xiàn)[10]中給出一種測(cè)量方法，以測(cè)量共振頻率為基礎(chǔ)，在LC 串聯(lián)諧振電路中產(chǎn)生震蕩，利用數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量諧振頻率，不斷改變壓強(qiáng)和記錄當(dāng)前壓強(qiáng)下諧振頻率，后用作圖或者一元線(xiàn)性回歸法處理數(shù)據(jù)，得到電容變化率進(jìn)而計(jì)算出相對(duì)介電常數(shù)。