介電常數(shù)介質(zhì)損耗試驗機(jī)的四種實驗方法的工作原理及測量過程

電橋法

  基本原理 ：通過在被測介質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)電容之間施加一定頻率的正弦電壓，測量通過兩者的電流相位差，利用矢量運(yùn)算計算出介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)。

  測量過程 ：測試時，內(nèi)置的變頻電源產(chǎn)生特定頻率的正弦波電壓，經(jīng)升壓變壓器加載至被測對象。系統(tǒng)同步采集標(biāo)準(zhǔn)回路與被試回路的電流信號，通過數(shù)字信號處理技術(shù)分離工頻干擾，并利用矢量運(yùn)算計算兩回路的相位差及幅值比，最終得出 tanδ 和 ε 值。

諧振法

  基本原理 ：通過構(gòu)建 LC 振蕩電路，利用高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生特定頻率的交流電壓施加于被測材料上，使材料在電場中極化并產(chǎn)生位移電流，通過檢測流經(jīng)樣品的電流幅值及相位差，分離出電容電流和損耗電流，進(jìn)而計算出介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)。

  測量過程 ：當(dāng)被測材料作為電容器的介質(zhì)，并與電感等元件構(gòu)成 LC 振蕩電路時，改變電路的頻率或電感、電容等參數(shù)，使電路處于諧振狀態(tài)。此時，電路中的阻抗最小，電流最大，通過測量諧振頻率以及電路中的電壓、電流等參數(shù)，可計算出被測材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析法

  基本原理 ：通過發(fā)射已知頻率的電信號，測量材料對電磁波的反射與透射特性，分析散射參數(shù) S11（反射）和 S21（傳輸），基于電磁波相位變化與衰減量反演材料的介電常數(shù)和損耗因子，同時追蹤信號能量在介質(zhì)中的耗散速率。

  測量過程 ：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出一定頻率的電磁信號，該信號通過被測材料后，分析儀會檢測到反射和透射的信號。通過對這些信號的幅度和相位進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)的電磁理論模型，計算出材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)。

高頻 Q 表法

  基本原理 ：將被測材料作為平板電容的介質(zhì)，與輔助電感等構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，引入 Q 表的測試回路中。通過測量諧振頻率和 Q 值等參數(shù)，利用公式計算介電常數(shù)和損耗角正切值。

  測量過程 ：高頻 Q 表的高頻信源采用直接數(shù)字合成技術(shù)，產(chǎn)生穩(wěn)定的測試頻率。當(dāng)被測材料放入測試回路中，改變電感或頻率使電路處于諧振狀態(tài)，此時 Q 表顯示出相應(yīng)的 Q 值、電感 L、主調(diào)電容器 C、測試頻率 F 等參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)以及相關(guān)的公式，可計算出材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)。