復(fù)數(shù)介電常數(shù)測(cè)量
[拼音]:fushu jiedianchangshu celiang
[外文]:measurement of complex permittivity
一切非導(dǎo)電物質(zhì)均為電介質(zhì),它可以是固態(tài)的、液態(tài)的或氣態(tài)的。在電介質(zhì)中絕大多數(shù)的電荷是被束縛的。在外電場(chǎng)的作用下,這些電荷發(fā)生微小的位移,正電荷沿電場(chǎng)的方向位移,而負(fù)電荷則沿電場(chǎng)相反的方向位移。這種物理現(xiàn)象稱為電介質(zhì)極化。
如果以真空為介質(zhì)的電容器的電容量為C0,以電介質(zhì)為介質(zhì)的同一電容器的電容量為C,當(dāng)電容器兩端加上電壓U后,前者的電荷量為Q0,后者的電荷量為Q,則電介質(zhì)的相對(duì)介電常
ε′=Q/Q0=C/C0
電介質(zhì)在極化過程中靠消耗電場(chǎng)的能量而發(fā)熱。這種能量消耗稱為介質(zhì)損耗,其值為tanδ(δ為損耗角)。這時(shí)相對(duì)復(fù)數(shù)介電常數(shù)(簡(jiǎn)稱復(fù)數(shù)介電常數(shù))
εr=ε′-jε″=ε′(1-tanδ)
式中 tanδ=ε″/ε′
復(fù)數(shù)介電常數(shù)的測(cè)量方法主要有兩類,即固定頻率法和寬帶法。固定頻率法的測(cè)量不確定度較小,可用于損耗大小不同的測(cè)量;寬帶法的頻帶寬,可用于快速測(cè)量。
固定頻率法
又分電橋法、傳輸線法和諧振法。
(1)電橋法:將被測(cè)件接在電橋的測(cè)量臂上,根據(jù)接入前后電橋平衡時(shí)電容和電阻(或相移和衰減)的變化量可以算出ε′和tanδ,這種方法可用于10-3~1011赫的頻率范圍,并適于測(cè)量損耗較大的電介質(zhì)。
(2)傳輸線法:將被測(cè)件與測(cè)量線終端的短路波導(dǎo)或同軸線相連接,通過測(cè)量接入前后駐波節(jié)點(diǎn)位置和駐波系數(shù)的變化量可以算出ε′和tanδ。這種方法可用于108~1010赫的頻率范圍,適于測(cè)量損耗量中等的電介質(zhì)。
(3)諧振法:將被測(cè)件接在諧振回路(或諧振腔)中,通過測(cè)量接入前后回路電容和Q值(或腔長(zhǎng)和Q值)的變化量可以算出ε′和tanδ。這種方法可用于104~1011赫的頻率范圍,適于測(cè)量損耗較小的電介質(zhì)。
寬帶法
包括階躍法和時(shí)域法。利用電介質(zhì)對(duì)階躍波(或電脈沖)的響應(yīng),即電介質(zhì)的電特性與頻域散射參數(shù)S(ω)的關(guān)系,通過時(shí)域測(cè)量和傅里葉變換求出在不同頻率下的ε′和tanδ。這種方法可用于10-4~1010赫的頻率范圍。
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標(biāo)簽:復(fù)數(shù)介電常數(shù)測(cè)量
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