综述介电常数测试仪常用的测量方法

介电常数测试仪测量介电常数的几种主要方法

从总体来说，目前介电常数测试仪测量介电常数的方法主要有集中电路法、传输线法、谐振法、自由空间波法等等。其中，传输线法、集中电路法、谐振法等属于实验室测量方法，测量通常是在实验室中进行，要求具有相应的样品采集技术。另外对于已知介电常数材料发泡后的介电常数通常用经验公式得到。下面，分别对这几种方法的原理、特点和发展现状等做分别阐述。

3.1. 集中电路法

集中电路法是一种在低频段将有耗材料填充电容，利用电容各参数以及测量得到的导纳推出介电常数的一种方法。其原理公式为：

(1)

其中，Y为导纳，A为电容面积，d为极板间距离，ε0为空气介电常数，ω为角频率。

3.2. 传输线法

传输线法是网络法的一种，是将介质置入测试系统适当位置作为单端口或双端口网络。双端口情况下，通过测量网络的s参数来得到微波的电磁参数。

3.3. 谐振法

谐振法是将样品作为谐振结构的一部分来测量介电常数的方法，分为微扰法、全部填充谐振器空间的方法以及部分填充谐振器空间的方法。全部填充可以用公式(6)来计算

(6)

其中ε’是复介电常数实部，ε’’是复介电常数虚部，Q是品质因数，tanδ是损耗角正切，f0是无样品时的谐振频率。

3.4. 自由空间法

自由空间法其实也可算是传输线法。它的原理可参考线路传输法，通过测得传输和反射系数，改变样品数据和频率来得到介电常数的数值。

介电常数测试仪介电常数的测量技术已经被应用于生产生活的各个方面，其测量的标准也十分明确。国家标准中能够测量的频率范围已经覆盖50 MHz以下及100 M到30 GHz。但是其对测试材料种类以及介电常数和损耗角的数值范围有明确规定，使得各种标准能够应用的范围不是很广泛。而就测量方法而言，几种主要的测量方法各有利弊。集中电路法适用于低频情况；传输线法频率覆盖范围较广，适用于介电常数较大的材料，其多数方法对于高损和薄膜等材料不太适用，方法简单准确；谐振法只能在有限频率点下进行测量，适用于低损材料，方法简单准确、单模性好；自由空间法准确性相对较差，但是可以实现实地测量；六端口网络法精度高，六端口网络造价低廉，频率覆盖范围广，更适用于以后多种多样的测量情况的需要，但是没有具体的标准可以参考。可见，并不存在一种方法可以*代替其他方法，不同的方法都有自己的优点和缺点，在不同的情况下选择具体的方法是十分有必要的。