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。在外電場的作用下,這些電荷發(fā)生微小的位移,正電荷沿電場的方向位移,而負(fù)電荷則沿電場相反的方向位移。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)的相對介電常 ε′=Q/Q0=C/C0
電介質(zhì)在極化過程中靠消耗電場的能量而發(fā)熱。這種能量消耗稱為介質(zhì)損耗,其值為tanδ(δ為損耗角)。這時相對復(fù)數(shù)介電常數(shù)(簡稱復(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。固定頻率法的測量不確定度較小,可用于損耗大小不同的測量;寬帶法的頻帶寬,可用于快速測量。
固定頻率法又分電橋法、傳輸線法和諧振法。
①電橋法:將被測件接在電橋的測量臂上,根據(jù)接入前后電橋平衡時電容和電阻(或相移和衰減)的變化量可以算出ε′和tanδ,這種方法可用于10~10赫的頻率范圍,并適于測量損耗較大的電介質(zhì)。
②傳輸線法:將被測件與測量線終端的短路波導(dǎo)或同軸線相連接,通過測量接入前后駐波節(jié)點位置和駐波系數(shù)的變化量可以算出ε′和tanδ。這種方法可用于10~10赫的頻率范圍,適于測量損耗量中等的電介質(zhì)。
③諧振法:將被測件接在諧振回路(或諧振腔)中,通過測量接入前后回路電容和Q值(或腔長和Q值)的變化量可以算出ε′和tanδ。這種方法可用于10~10赫的頻率范圍,適于測量損耗較小的電介質(zhì)。
寬帶法包括階躍法和時域法。利用電介質(zhì)對階躍波(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,通過時域測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10~10赫的頻率范圍。
水的介電常數(shù),什么是介電常數(shù),介電常數(shù)大了怎么樣????
25℃時水介電常數(shù)78.36F/m介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場,原外加電場(真空中)與介質(zhì)中電場的比值即為相對介電常數(shù)(relative permittivity或dielectric c...
表征介質(zhì)在外電場作用下極化程度的物理量叫介電常數(shù).(在交變電場作用下,介質(zhì)的介電常數(shù)是復(fù)數(shù),虛數(shù)部分反映了介質(zhì)的損耗).實際上,介電常數(shù)并不是一個不變的數(shù),在不同的條件下,其介電常數(shù)也不相同.介電常數(shù)...
介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場,原外加電場(真空中)與介質(zhì)中電場的比值即為相對介電常數(shù)(relative permittivity或dielectric constant),又稱誘電率,與頻...
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本文介紹了利用三公分濾導(dǎo)的測量系統(tǒng),在實驗室條件下,用長試樣法對濕度為15%的砂子的復(fù)介電常數(shù)的測量結(jié)果。
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在應(yīng)用微波傳輸線設(shè)計微波電路的過程中,印制板介電常數(shù)ε是影響其相關(guān)指標(biāo)的重要因素,由于工作頻率、印制板制作過程中的誤差等因素的影響,介電常數(shù)ε往往并非廠商所給定的標(biāo)稱值。而如果仿真過程中介電常數(shù)ε設(shè)置的不準(zhǔn)確,就會使得仿真結(jié)果與實際制作得到的結(jié)果產(chǎn)生很大的偏差,嚴(yán)重影響設(shè)計一致性,增加設(shè)計及調(diào)試成本。因此,測定印制板的實際介電常數(shù)就成為設(shè)計微波傳輸線電路的首要問題。主要是以某型號頻譜分析儀中濾波器設(shè)計方法為例,提出了一種測量實際介電常數(shù)ε的方法——半波長法,根據(jù)半波長點處的匹配特性最佳的特點,利用EDA軟件與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀同時分析一段已知的傳輸線,通過修改ε值使得仿真得到的傳輸線特性與矢量網(wǎng)路分析儀測得的傳輸線特性一致,從而確定不同頻率點處所對應(yīng)的實際介電常數(shù)值,使得仿真結(jié)果與實際工程制作后得到的結(jié)果基本一致,保證電路設(shè)計的可靠性及一致性。該方法已經(jīng)應(yīng)用于實際工程中,有效解決了仿真與實際應(yīng)用中濾波器等微波電路設(shè)計的差異性問題。
介電常數(shù)及其測量技術(shù)
書 名:介電常數(shù)及其測量技術(shù)
編著者:劉小明
ISBN:978-7-5635-4410-3
出版時間:2015-08-18
版 次:1-1
介電常數(shù)測量儀采用特制介質(zhì)損耗測試裝置和單位計算可以精確的計算出介質(zhì)損耗及介電常數(shù),在你操作時,再也不用去注意量程和換算單位。在任何頻率下,只要能找到諧振點,都能直接讀出電感、電容值,大大擴(kuò)展了電感的測量范圍,而不再是固定的幾個頻率下才能測出電感值的大小。采用DDS數(shù)字直接合成方式的內(nèi)部信號源,具有信號失真小,頻率精確、信號幅度穩(wěn)定的優(yōu)點,更保證了測量精度的精確性。另外還采用了標(biāo)準(zhǔn)頻率測試點自動設(shè)定,諧振點自動搜索,Q值量程手動或自動轉(zhuǎn)換,自動穩(wěn)幅等新技術(shù),改進(jìn)了調(diào)諧回路,使得調(diào)諧測試回路的殘余電感減至最低,并徹底根除了老Q表在測量Q值時,讀數(shù)值在不同頻率時要加以修正的困惑,使得新Q表在使用時更為方便,測量值更為精確。
本儀器能在較高的測試頻率條件下,測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,電容器的電容量和自動測量損耗角正切值,電工材料的高頻介質(zhì)損耗,高頻回路有效并聯(lián)及串聯(lián)電阻,傳輸線的特性阻抗等。該儀器廣泛地用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等單位。儀器遵從標(biāo)準(zhǔn):《GB/T5594.4-1985》。
相對介電常數(shù)εr可以用靜電場用如下方式測量:首先在兩塊極板之間為真空的時候測試電容器的電容C0。然后,用同樣的電容極板間距離,但在極板間加入電介質(zhì)后測得電容Cx。然后相對介電常數(shù)可以用下式計算:
εr=Cx/C0。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對電容率εr=1.00053。因此,用這種電極構(gòu)形在空氣中的電容Cair來代替C0來測量相對電容率εr時,也有足夠的準(zhǔn)確度。(參考GB/T 1409-2006)
對于時變電磁場,物質(zhì)的介電常數(shù)和頻率相關(guān),通常稱為介電系數(shù)。