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一切非导电物质均为电介质,它可以是固态的、液态的或气态的。在电介质中绝大多数的电荷是被束缚的。在外电场的作用下,这些电荷发生微小的位移,正电荷沿电场的方向位移,而负电荷则沿电场相反的方向位移。这种物理现象称为电介质极化。
如果以真空为介质的电容器的电容量为C0,以电介质为介质的同一电容器的电容量为C,当电容器两端加上电压U后,前者的电荷量为Q0,后者的电荷量为Q,则电介质的相对介电常 ε′=Q/Q0=C/C0
电介质在极化过程中靠消耗电场的能量而发热。这种能量消耗称为介质损耗,其值为tanδ(δ为损耗角)。这时相对复数介电常数(简称复数介电常数) εr=ε′-jε″=ε′(1-tanδ)
式中 tanδ=ε″/ε′
复数介电常数的测量方法主要有两类,即固定频率法和宽带法。固定频率法的测量不确定度较小,可用于损耗大小不同的测量;宽带法的频带宽,可用于快速测量。
固定频率法又分电桥法、传输线法和谐振法。
①电桥法:将被测件接在电桥的测量臂上,根据接入前后电桥平衡时电容和电阻(或相移和衰减)的变化量可以算出ε′和tanδ,这种方法可用于10~10赫的频率范围,并适于测量损耗较大的电介质。
②传输线法:将被测件与测量线终端的短路波导或同轴线相连接,通过测量接入前后驻波节点位置和驻波系数的变化量可以算出ε′和tanδ。这种方法可用于10~10赫的频率范围,适于测量损耗量中等的电介质。
③谐振法:将被测件接在谐振回路(或谐振腔)中,通过测量接入前后回路电容和Q值(或腔长和Q值)的变化量可以算出ε′和tanδ。这种方法可用于10~10赫的频率范围,适于测量损耗较小的电介质。
宽带法包括阶跃法和时域法。利用电介质对阶跃波(或电脉冲)的响应,即电介质的电特性与频域散射参数S(ω)的关系,通过时域测量和傅里叶变换求出在不同频率下的ε′和tanδ。这种方法可用于10~10赫的频率范围。
25℃时水介电常数78.36F/m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)与介质中电场的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric c...
表征介质在外电场作用下极化程度的物理量叫介电常数.(在交变电场作用下,介质的介电常数是复数,虚数部分反映了介质的损耗).实际上,介电常数并不是一个不变的数,在不同的条件下,其介电常数也不相同.介电常数...
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)与介质中电场的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant),又称诱电率,与频...
用长试样法测量砂子的复介电常数
本文介绍了利用三公分滤导的测量系统,在实验室条件下,用长试样法对湿度为15%的砂子的复介电常数的测量结果。
微波板材介电常数ε的测量方法
在应用微波传输线设计微波电路的过程中,印制板介电常数ε是影响其相关指标的重要因素,由于工作频率、印制板制作过程中的误差等因素的影响,介电常数ε往往并非厂商所给定的标称值。而如果仿真过程中介电常数ε设置的不准确,就会使得仿真结果与实际制作得到的结果产生很大的偏差,严重影响设计一致性,增加设计及调试成本。因此,测定印制板的实际介电常数就成为设计微波传输线电路的首要问题。主要是以某型号频谱分析仪中滤波器设计方法为例,提出了一种测量实际介电常数ε的方法——半波长法,根据半波长点处的匹配特性最佳的特点,利用EDA软件与矢量网络分析仪同时分析一段已知的传输线,通过修改ε值使得仿真得到的传输线特性与矢量网路分析仪测得的传输线特性一致,从而确定不同频率点处所对应的实际介电常数值,使得仿真结果与实际工程制作后得到的结果基本一致,保证电路设计的可靠性及一致性。该方法已经应用于实际工程中,有效解决了仿真与实际应用中滤波器等微波电路设计的差异性问题。
介电常数及其测量技术
书 名:介电常数及其测量技术
编着者:刘小明
ISBN:978-7-5635-4410-3
出版时间:2015-08-18
版 次:1-1
介电常数测量仪采用特制介质损耗测试装置和单位计算可以精确的计算出介质损耗及介电常数,在你操作时,再也不用去注意量程和换算单位。在任何频率下,只要能找到谐振点,都能直接读出电感、电容值,大大扩展了电感的测量范围,而不再是固定的几个频率下才能测出电感值的大小。采用DDS数字直接合成方式的内部信号源,具有信号失真小,频率精确、信号幅度稳定的优点,更保证了测量精度的精确性。另外还采用了标准频率测试点自动设定,谐振点自动搜索,Q值量程手动或自动转换,自动稳幅等新技术,改进了调谐回路,使得调谐测试回路的残余电感减至最低,并彻底根除了老Q表在测量Q值时,读数值在不同频率时要加以修正的困惑,使得新Q表在使用时更为方便,测量值更为精确。
本仪器能在较高的测试频率条件下,测量高频电感或谐振回路的Q值,电感器的电感量和分布电容量,电容器的电容量和自动测量损耗角正切值,电工材料的高频介质损耗,高频回路有效并联及串联电阻,传输线的特性阻抗等。该仪器广泛地用于科研机关、学校、工厂等单位。仪器遵从标准:《GB/T5594.4-1985》。
相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在两块极板之间为真空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测得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算:
εr=Cx/C0。
在标准大气压下,不含二氧化碳的干燥空气的相对电容率εr=1.00053。因此,用这种电极构形在空气中的电容Cair来代替C0来测量相对电容率εr时,也有足够的准确度。(参考GB/T 1409-2006)
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。