介電常數(shù)測(cè)試儀是采用高頻諧振法,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)控制儀器,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)諧測(cè)試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)量時(shí)更為精確。
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,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。
介電常數(shù)測(cè)試儀的使用方法是什么呢?
1.被測(cè)樣品的準(zhǔn)備
被測(cè)樣品要求為園形,直徑25.4~27mm,這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場(chǎng)引起的誤差的有效辦法。樣品厚度可在1~5mm之間,如太薄或太厚則測(cè)試精度就會(huì)下降,樣品要盡可能平直。
下面推薦一種能提高測(cè)試性的方法:準(zhǔn)備二片厚0.05mm的園形錫膜,直徑和平板電容器極片一致,錫膜兩面均勻地涂上一層薄薄的凡士林,它起粘著作用,又能排除接觸面之間殘余空氣,把錫膜再粘在平板電容器兩個(gè)極片上,粘好后,極片呈鏡面狀為佳,然后放上被測(cè)樣品。
2.測(cè)試順序
先要詳細(xì)了解配用儀器的使用方法,操作時(shí),要避免人體感應(yīng)的影響。
a.把配用的儀器主調(diào)諧電容置于小電容量,微調(diào)電容置于-3pF。
b.把本夾具測(cè)試裝置插到儀器測(cè)試回路的“電容”兩個(gè)端子上,即插入到儀器上方接線銅柱的右邊兩個(gè)圓柱內(nèi)。
c.配上相適應(yīng)的高Q值電感線圈,選擇電感沒有特別的方法,只有試或憑經(jīng)驗(yàn)來選擇合適的那個(gè),一般選擇使高頻儀器顯示Q值大的電感為合適。
注:以上步驟是為了使高頻儀器工作起來(儀器是LC諧振工作原理,所以要選擇合適的電感才能使儀器諧振)
d.調(diào)節(jié)平板電容器測(cè)微桿,使二極片相接為止,讀取刻度值記為DO。
e.再松開二極片,把被測(cè)樣品插入二極片之間,調(diào)節(jié)平板電容器,到二極片夾住樣品止(注意調(diào)節(jié)時(shí)要用測(cè)微桿,以免夾得過緊或過松),這時(shí)能讀取新的刻度值,記為D1,這時(shí)樣品厚度D2=D1-D0。
注:以上d和e兩步是測(cè)出被測(cè)樣片的厚度,方便后面計(jì)算介電常數(shù)時(shí)用。
f.把園筒電容器置于7mm處(該值不是的,我們一般在測(cè)的時(shí)候放到7mm處就可以測(cè)了,不過有的時(shí)候在做到h步0驟時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)完刻度了Q值還沒有達(dá)到一半,這時(shí)就要適當(dāng)?shù)陌?mm刻度調(diào)整到9mm或更大了)。
g.改變配合介電常數(shù)測(cè)試儀頻率,使之諧振,讀得Q值。(如果測(cè)試材料樣片有“要求的測(cè)試頻率”,那么就先把頻率定位到該頻率,然后再調(diào)節(jié)儀器的主調(diào)電容,使儀器諧振(即儀器的Q值顯示為大);如果不知道在頻率下測(cè)試的話,我們一般把頻率放在1MHz下來調(diào)試,然后再調(diào)節(jié)主調(diào)電容使儀器工作)。
h.先順時(shí)針方向,后逆時(shí)針方向,調(diào)節(jié)園筒電容器,讀取當(dāng)儀器指示Q值為原值的一半時(shí)測(cè)微桿上二個(gè)刻度值,取這二個(gè)值之差,記為M1。(先記下園筒電容在7mm時(shí)儀器諧振時(shí)的大Q值,即d步驟測(cè)得的Q值;然后調(diào)節(jié)園筒電容器,看儀器的Q值顯示為原來的一半時(shí),讀取園筒電容器上邊的刻度為多少,要順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩次取兩個(gè)刻度值;如果園筒電容器順時(shí)針轉(zhuǎn)到0刻度時(shí)Q值還沒有到一半,那么就要返回到第f步驟把園筒電容器置于9mm處或更大,重新操作)。
i.再調(diào)節(jié)園筒電容器,使儀器再次諧振(即把園筒電容器調(diào)回到7mm處)。
j.取出平板電容器中的樣品,這時(shí)儀器又失諧,調(diào)節(jié)平
板電容器,使再諧振,讀取測(cè)微桿上的讀值D3,其變化值為
D4=D3-D0。
k.和h款操作一樣,得到新的二個(gè)值之差,記為M2。
3.計(jì)算測(cè)試結(jié)果
被測(cè)樣品的介電常數(shù):Σ=D2/D4;被測(cè)樣品的損耗角正切值:tgδ=K(M1-M2)/15.5;式中:K為園筒電容器線性變化率,一般為0.33。