介電常數(shù)測(cè)量方案（ZJD-C介電常數(shù)介質(zhì)損耗測(cè)試儀）

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、了解介電常數(shù)的相關(guān)知識(shí)和其相關(guān)應(yīng)用。       

2、掌握測(cè)量介電常數(shù)的相關(guān)原理與測(cè)量方法。    

3、熟悉掌握課本知識(shí)，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)原理

介電常數(shù)是電介質(zhì)的一個(gè)材料特征參數(shù)。  用兩塊平行放置的金屬電極構(gòu)成一個(gè)平行板電容器，其電容量為：  D為極板間距，S為極板面積，ε即為介電常數(shù)。材料不同ε也不同。在真空中的介電常數(shù)為ε₀。考察一種電介質(zhì)的介電常數(shù)，通常是看相對(duì)介電常數(shù)，即與真空介電常數(shù)相比的比值ε_r。如能測(cè)出平行板電容器在真空里的電容量C1及充滿介質(zhì)時(shí)的電容量C2，則介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)即為   然而C1、C2的值很小，此時(shí)電極的邊界效應(yīng)、測(cè)量用的引線等引起的分布電容已不可忽略，這些因素將會(huì)引起很大的誤差，該誤差屬系統(tǒng)誤差。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場(chǎng)中，場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。

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)量值更為準(zhǔn)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.

實(shí)驗(yàn)步驟

1、本儀器適用于110V/220V,50Hz±0.5Hz交流電，使用后要檢查市電電壓是否合適，最好采用穩(wěn)壓電源，以保證測(cè)試條件的穩(wěn)定。

2、開機(jī)預(yù)熱15分鐘，使儀器恢復(fù)正常后才能開始測(cè)試。

3、取出附帶支架，將樣品夾入兩極板之間，在選擇適當(dāng)?shù)妮o助線圈插入電感接線柱，用引線將支架連接至儀器電容接線柱。

4、根據(jù)需要選擇振蕩頻率，調(diào)節(jié)測(cè)試電路電容器使電路諧振（Q值最大）。

5、記錄支架上的刻度X，并將樣品從支架的兩極板中取出，調(diào)節(jié)兩極板間距離，使其恢復(fù)至X。

6、再調(diào)節(jié)測(cè)試電路電容器使電路諧振，這是電容為C，可直接讀出Q，并且ΔQ=Q-Q

7、用游標(biāo)卡尺量出試樣的厚度d（分別在不同位置測(cè)得兩個(gè)數(shù)據(jù)，在取平均值），直徑Φ一般取銅板的直徑（Φ=30mm）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

注意事項(xiàng)

1、電壓或頻率的劇烈波動(dòng)常使電橋不能達(dá)到良好的平衡，所以測(cè)定時(shí)，電壓和頻率要求穩(wěn)定，電壓變動(dòng)不得大于1%，頻率變動(dòng)不能大于0.5%。

2、電極與試樣的接觸情況，對(duì)tanδ的測(cè)試結(jié)果有很大的影響，因此電極要求接觸良好、均勻，而厚度合適。

3、試樣吸濕后，測(cè)得的tanδ增大，影響測(cè)量精度，應(yīng)嚴(yán)格避免試樣吸潮。

思考題

1、測(cè)試環(huán)境對(duì)材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗正切值有何影響，為什么？

答：溫度和濕度對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響。高濕的作用使水分子擴(kuò)散到高分子的分子間，使材料的極性增強(qiáng)，同時(shí)潮濕的空氣作用于材料的表面，會(huì)使材料表面形成一個(gè)水膜層，它具有離子性質(zhì)，增加表面電導(dǎo)，會(huì)使和tg增加。有的材料具有多重轉(zhuǎn)變，在同一頻率下，其介電性能隨溫度變化很大，特別是在松弛區(qū)變化劇烈，因而必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的溫度，以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量。

2、試樣厚度對(duì)介電常數(shù)的測(cè)量有何影響，為什么？

答：，試樣厚度越大，介電常數(shù)越大。

3、電場(chǎng)頻率對(duì)極化、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗有何影響，為什么？

答：低頻交流變電場(chǎng)下，所有極化均有足夠時(shí)間發(fā)生，這時(shí)介電常數(shù)最大。在高頻交變電荷下跟不上外電場(chǎng)變化，介電常數(shù)變小。頻率處于上述兩種電場(chǎng)之間，取向雖能跟上電場(chǎng)的變化，但不同相落后。發(fā)生滯后現(xiàn)象，有介質(zhì)損耗，介電常數(shù)處于中間值