介電常數測量方案（ZJD-C介電常數介質損耗測試儀）

實驗目的

1、了解介電常數的相關知識和其相關應用。       

2、掌握測量介電常數的相關原理與測量方法。    

3、熟悉掌握課本知識，應用所學知識。

實驗原理

介電常數是電介質的一個材料特征參數。  用兩塊平行放置的金屬電極構成一個平行板電容器，其電容量為：  D為極板間距，S為極板面積，ε即為介電常數。材料不同ε也不同。在真空中的介電常數為ε₀。考察一種電介質的介電常數，通常是看相對介電常數，即與真空介電常數相比的比值ε_r。如能測出平行板電容器在真空里的電容量C1及充滿介質時的電容量C2，則介質的相對介電常數即為   然而C1、C2的值很小，此時電極的邊界效應、測量用的引線等引起的分布電容已不可忽略，這些因素將會引起很大的誤差，該誤差屬系統誤差。如果有高介電常數的材料放在電場中，場的強度會在電介質內有可觀的下降。

儀器的基本原理是采用高頻諧振法，并提供了通用、多用途、多量程的阻抗測試。它以單片計算機作為儀器控制，測量核心采用了頻率數字鎖定，標準頻率測試點自動設定，諧振點自動搜索，Q值量程自動轉換，數值顯示等新技術，改進了調諧回路，使得調諧回路的殘余電感減至低，并保留了原Q表中自動穩幅等技術，使得新儀器在使用時更為方便，測量值更為準確。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，電容器的電容量和損耗角正切值.

實驗步驟

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，最好采用穩壓電源，以保證測試條件的穩定。

2、開機預熱15分鐘，使儀器恢復正常后才能開始測試。

3、取出附帶支架，將樣品夾入兩極板之間，在選擇適當的輔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、根據需要選擇振蕩頻率，調節測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，調節兩極板間距離，使其恢復至X。

6、再調節測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、用游標卡尺量出試樣的厚度d（分別在不同位置測得兩個數據，在取平均值），直徑Φ一般取銅板的直徑（Φ=30mm）。

實驗結果

注意事項

1、電壓或頻率的劇烈波動常使電橋不能達到良好的平衡，所以測定時，電壓和頻率要求穩定，電壓變動不得大于1%，頻率變動不能大于0.5%。

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

3、試樣吸濕后，測得的tanδ增大，影響測量精度，應嚴格避免試樣吸潮。

思考題

1、測試環境對材料的介電常數和介質損耗正切值有何影響，為什么？

答：溫度和濕度對測試結果有影響。高濕的作用使水分子擴散到高分子的分子間，使材料的極性增強，同時潮濕的空氣作用于材料的表面，會使材料表面形成一個水膜層，它具有離子性質，增加表面電導，會使和tg增加。有的材料具有多重轉變，在同一頻率下，其介電性能隨溫度變化很大，特別是在松弛區變化劇烈，因而必須規定標準的溫度，以進行標準化測量。

2、試樣厚度對介電常數的測量有何影響，為什么？

答：，試樣厚度越大，介電常數越大。

3、電場頻率對極化、介電常數和介質損耗有何影響，為什么？

答：低頻交流變電場下，所有極化均有足夠時間發生，這時介電常數最大。在高頻交變電荷下跟不上外電場變化，介電常數變小。頻率處于上述兩種電場之間，取向雖能跟上電場的變化，但不同相落后。發生滯后現象，有介質損耗，介電常數處于中間值