复数介电常数测量

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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。

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复数介电常数测量正文

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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。
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科技术语 科学