介電常數測試儀測量介電常數的幾種主要方法

從總體來說，目前介電常數測試儀測量介電常數的方法主要有集中電路法、傳輸線法、諧振法、自由空間波法等等。其中，傳輸線法、集中電路法、諧振法等屬于實驗室測量方法，測量通常是在實驗室中進行，要求具有相應的樣品采集技術。另外對于已知介電常數材料發泡后的介電常數通常用經驗公式得到。下面，分別對這幾種方法的原理、特點和發展現狀等做分別闡述。

3.1. 集中電路法

集中電路法是一種在低頻段將有耗材料填充電容，利用電容各參數以及測量得到的導納推出介電常數的一種方法。其原理公式為：

(1)

其中，Y為導納，A為電容面積，d為極板間距離，ε0為空氣介電常數，ω為角頻率。

3.2. 傳輸線法

傳輸線法是網絡法的一種，是將介質置入測試系統適當位置作為單端口或雙端口網絡。雙端口情況下，通過測量網絡的s參數來得到微波的電磁參數。

3.3. 諧振法

諧振法是將樣品作為諧振結構的一部分來測量介電常數的方法，分為微擾法、全部填充諧振器空間的方法以及部分填充諧振器空間的方法。全部填充可以用公式(6)來計算

(6)

其中ε’是復介電常數實部，ε’’是復介電常數虛部，Q是品質因數，tanδ是損耗角正切，f0是無樣品時的諧振頻率。

3.4. 自由空間法

自由空間法其實也可算是傳輸線法。它的原理可參考線路傳輸法，通過測得傳輸和反射系數，改變樣品數據和頻率來得到介電常數的數值。

介電常數測試儀介電常數的測量技術已經被應用于生產生活的各個方面，其測量的標準也十分明確。國家標準中能夠測量的頻率范圍已經覆蓋50 MHz以下及100 M到30 GHz。但是其對測試材料種類以及介電常數和損耗角的數值范圍有明確規定，使得各種標準能夠應用的范圍不是很廣泛。而就測量方法而言，幾種主要的測量方法各有利弊。集中電路法適用于低頻情況；傳輸線法頻率覆蓋范圍較廣，適用于介電常數較大的材料，其多數方法對于高損和薄膜等材料不太適用，方法簡單準確；諧振法只能在有限頻率點下進行測量，適用于低損材料，方法簡單準確、單模性好；自由空間法準確性相對較差，但是可以實現實地測量；六端口網絡法精度高，六端口網絡造價低廉，頻率覆蓋范圍廣，更適用于以后多種多樣的測量情況的需要，但是沒有具體的標準可以參考。可見，并不存在一種方法可以*代替其他方法，不同的方法都有自己的優點和缺點，在不同的情況下選擇具體的方法是十分有必要的。