高頻介電常數測試儀

高頻介電常數測試儀

特點：

1 優化的測試電路設計使殘值更小

2 高頻信號采用數碼調諧器和頻率鎖定技術

3  LED 數字讀出品質因數，手動/自動量程切換

4 自動掃描被測件諧振點，標頻單鍵設置和鎖定，大大提高測試速度

使用方法

高頻Q表是多用途的阻抗測量儀器，為了提高測量精度，除了使Q表測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，還要掌握正確的測試方法和殘余參數修正方法。

1．測試注意事項

a．本儀器應水平安放；

b．如果你需要較準確地測量，請接通電源后，預熱30分鐘；

c．調節主調電容或主調電容數碼開關時，當接近諧振點時請緩調；

d．被測件和測試電路接線柱間的接線應盡量短，足夠粗，并應接觸良好、可靠，以減少因接線的電阻和分布參數所帶來的測量誤差；

e．被測件不要直接擱在面板頂部，離頂部一公分以上，必要時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，以免人體感應影響造成測量誤差，有屏蔽的試件，屏蔽罩應連接在低電位端的接線柱。

2．高頻線圈的Q值測量（基本測量法）

電感：

線圈號    測試頻率    Q值    分布電容p       電感值  

  9         100KHz      98       9.4           25mH

  8         400KHz     138       11.4        4.87mH

  7         400KHz    202       16           0.99mH

  6           1MHz     196       13          252μH

  5           2MHz     198       8.7        49.8μH

  4         4.5MHz    231       7             10μH

  3          12MHz      193     6.9         2.49μH

  2          12MHz      229     6.4        0.508μH            

  1   25MHz，50MHz   233，211    0.9       0.125μH

高頻介電常數測試儀

正常工作條件

a.  環境溫度：0℃～+40℃；

b．相對濕度：<80％；

c．電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz。

d．消耗功率：約25W；

e．凈重：約7kg；

f. 外型尺寸：（l×b×h）mm：380×132×280。

介電常數的簡介：

介電常數測量技術在民用，工業以及軍事等各個領域應用廣泛。本文主要對介電常數測量的常用方法進行了綜合論述。首先對國家標準進行了對比總結；然后分別論述了幾種常用測量方法的基本原理、適用范圍、優缺點及發展近況；后對幾種測量方法進行了對比總結，得出結論。介電常數是物體的重要物理性質，對介電常數的研究有重要的理論和應用意義。電氣工程中的電介質問題、電磁兼容問題、生物醫學、微波、電子技術食品加工和地質勘探中，無一不利用到物質的電磁特性，對介電常數的測量提出了要求。目前對介電常數測量方法的應用可以說是遍及民用、工業、國防的各個領域在食品加工行業當中，儲藏、加工、滅菌、分級及質檢等方面都廣泛采用了介電常數的測量技術。例如，通過測量介電常數的大小，新鮮果蔬品質、含水率、發酵和干燥過程中的一些指標都得到間接體現，此外，根據食品的介電常數、含水率確定殺菌時間和功率密度等工藝參數也是重要的應用之一[1]。在路基壓實質量檢測和評價中，如果利用常規的方法，盡管測量結果比較準確，但工作量大、周期長、速度慢且對路面造成破壞。由于土體的含水量、溫度及密度都會對其介電特性產生不同程度的影響，因此可以采用雷達對整個區域進行測試以反算出介電常數的數值，通過分析介電性得到路基的密度及壓實度等參數，達到快速測量路基的密度及壓實度的目的[2]。此外，復介電常數測量技術還在水土污染的監測中得到了應用[3]。并且還可通過對巖石介電常數的測量對地震進行預報[4]。上面說的是介電常數測量在民用方面的部分應用，其在工業上也有重要的應用。典型的例子有低介電常數材料在超大規模集成電路工藝中的應用以及高介電常數材料在半導體儲存器件中的應用。在集成電路工藝中，隨著晶體管密度的不斷增加和線寬的不斷減小，互聯中電容和電阻的寄生效應不斷增大，傳統的絕緣材料二氧化硅被低介電常數材料所代替是必然的。目前Applied Materials 的BlackDiamond 作為低介電常數材料，已經應用于集成電路的商業化生產[5]。在半導體儲存器件中，利用高介電常數材料能夠解決半導體器件尺寸縮小而導致的柵氧層厚度極限的問題，同時具備特殊的物理特性，可以實現具有特殊性能的新器件[6]。在軍事方面，介電常數測量技術也廣泛應用于雷達和各種特殊材料的制造與檢測當中。對介電常數測量技術的應用可以說是不勝枚舉。介電常數的測量技術已經廣泛應用于民用、工業和國防各個領域，并且有發展的空間和必要性。我們對測量介電常數的方法進行總結，能更清晰的認識測量方法的現狀，為某些應用提供一種可能適合的方法，是有一定理論和工程應用意義的。.介電常數測量方法綜述介電常數的測量按材質分類可以分為對固體、液體、氣體以及粉末(顆粒)的測量[7]。固體電介質在測量時應用廣泛，通常可以分為對固定形狀大小的固體和對形狀不確定的固體的測量。相對于固體，液體和氣體的測試方法較少。對于液體，可以采用波導反射法測量其介電常數，誤差在5%左右[8]。此外國家標準中給出了在90℃、工頻條件下測量液體損耗角正切及介電常數的方法[9]。對于氣體，具體測試方法少且精度都不十分高。文獻[10]中給出一種測量方法，以測量共振頻率為基礎，在LC 串聯諧振電路中產生震蕩，利用數字頻率計測量諧振頻率，不斷改變壓強和記錄當前壓強下諧振頻率，后用作圖或者一元線性回歸法處理數據，得到電容變化率進而計算出相對介電常數。表1 是測量固體介電常數的國家標準方法(不包括廢止的方法)及其對頻率、介電常數范圍、材料等情況的要求。如表1 所示，國家標準中已經對微擾法和開式腔法的過程做了詳細介紹，然而對適用頻率和介電常數的范圍都有所限制。所以在不同材料，不同頻率的情況下，國家標準也給出了相應的具體測量方法。可見，上面所分析的方法并不是可以隨便套用的。在不同的系統、測量不同的材料、所要求的頻率不同的情況下，需要對其具體問題具體分析，這樣才能得出準確的方法。國家標準測量方法覆蓋的頻率為50 MHz 以下和100 MHz 到30 GHz，可以說是一個較廣的頻率覆蓋范圍，但是不同范圍適用的材料和環境等都有所不同。介電常數的覆蓋范圍是2 到100，接近1 的介電常數和較高介電常數的測量方法比較稀缺，損耗普遍在10−3 到10−4 的數量級上。3. 測量介電常數的幾種主要方法從總體來說，目前測量介電常數的方法主要有集中電路法、傳輸線法、諧振法、自由空間波法等等。其中，傳輸線法、集中電路法、諧振法等屬于實驗室測量方法，測量通常是在實驗室中進行，要求具有相應的樣品采集技術。另外對于已知介電常數材料發泡后的介電常數通常用經驗公式得到[26]。下面，分別對這幾種方法的原理、特點和發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：

其中， Y 為導納， A 為電容面積， d 為極板間距離，e0 為空氣介電常數，ω 為角頻率。為了測量導納，通常用并聯諧振回路測出Q 值(品質因數)和頻率，進而推出介電常數。由于其頻率會受到小電感的限制，這種方法的高頻率一般是100 MHz。小電感一般為10 nHz 左右。如果電感過，高頻段雜散電容影響太大。如果頻率過高，則會形成駐波，改變諧振頻率同時輻射損耗驟然增加。但這種方法并不適用于低損材料。因為這種方法能測得的Q 值只有200 左右，使用網絡分析儀測得tand 也只在10−4 左右。這種方法不但準確度不高，而且只能測量較低頻率，在現有通信應用要求下已不應用。

A型高頻Q表和C型高頻Q表主要區別