專業儀器(qì)設(shè)備與測試方案(àn)供應商——上海堅(jiān)融實(shí)業有限(xiàn)公(gōng)司(sī)JETYOO INDUSTRIAL & 堅友（上海(hǎi)）測量(liáng)儀器有限(xiàn)公司JETYOO INSTRUMENTS，為原安捷(jié)倫Agilent【現是德(dé)KEYSIGHT】品(pǐn)牌技(jì)術(shù)經理(lǐ)-堅JET與吉時利KEITHLEY【現泰克(kè)Tektronix】品牌產(chǎn)品(pǐn)經理-融YOO共(gòng)同(tóng)創辦(bàn)，專(zhuān)注工(gōng)業測試(shì)領(lǐng)域十(shí)六年，誌(zhì)在破舊(jiù)立新！*進口儀器設(shè)備(bèi)大(dà)多(duō)數廠家(jiā)僅(jǐn)在(zài)國內(nèi)設(shè)銷(xiāo)售點，但技(jì)術支持薄(báo)弱甚至沒(méi)有(yǒu)，而代(dài)理經銷(xiāo)商也隻做(zuò)商務，不做(zuò)售前技(jì)術(shù)支(zhī)持/測試(shì)方(fāng)案和售後使(shǐ)用培(péi)訓/維修校(xiào)準的空白。我們的(dí)技(jì)術型銷售均為(wéi)本科以上學歷(lì)，且均(jūn)有(yǒu)10年以上(shàng)測試行(háng)業經驗(yàn)，以我(wǒ)們(mén)先進(jìn)*的(dí)經(jīng)營(yíng)理(lǐ)念(niàn)，與客戶(hù)互惠(huì)互(hù)利合作雙贏(yíng)，重在協助(zhù)用(yòng)戶采購與技術工(gōng)程(chéng)師的工(gōng)作(zuò)，提供較有競(jìng)爭力的供(gōng)應鏈管(guǎn)理與(yǔ)售前售(shòu)後技術支(zhī)持(chí)。十六(liù)年精耕(gēng)細作於進(jìn)口品牌(pái)儀器(qì)設(shè)備(bèi)市(shì)場(cháng)開拓(tuò)，測試(shì)應用及技(jì)術(shù)服(fú)務。堅(jiān)融(róng)實業——一家(jiā)致力於(yú)為祖(zǔ)國用戶提供儀器設(shè)備，測試(shì)方(fāng)案，技(jì)術培(péi)訓，維修計量全(quán)麵服務的(dí)儀(yí)器設(shè)備綜合服務商。

穩科Wayne Kerr介電常數(shù)測試(shì)方案

1背(bèi)景介(jiè)紹

在外加(jiā)電場(cháng)時會產生(shēng)電荷在表(biǎo)麵(miàn)削(xiāo)弱電場(cháng)，原外(wài)加電(diàn)場(cháng)（真空中）與(yǔ)最終(zhōng)介(jiè)質中電(diàn)場(cháng)的比(bǐ)值及為介(jiè)電常(cháng)數(shù)。常(cháng)用(yòng)的(dí)電介(jiè)質(zhì)材(cái)料是(shì)絕緣體如：陶(táo)瓷，雲母，玻璃(lí)，，有(yǒu)機材料等，但(dàn)有些液體(tǐ)也可以作為(wéi)較好(hǎo)的電介質材料(liào)。

液(yè)體介質的介電(diàn)常數(shù)對微波化(huà)學，地球物理，遙感環境檢(jiǎn)測及食品安(ān)全等都(dū)有重要(yào)的(dí)意義。通(tōng)過(guò)檢(jiǎn)測汽(qì)油(yóu)介電(diàn)常數(shù)計算(suàn)汽油(yóu)的(dí)辛烷值可以確定汽油的(dí)質量(liáng)，在對油田地下層(céng)探測(cè)中，可利(lì)用介(jiè)電常數來區分(fēn)含烴層和含水(shuǐ)層，此外實驗(yàn)證明介電(diàn)常數(shù)的變化(huà)與行(háng)車(chē)裏(lǐ)程，潤(rùn)滑油(yóu)酸(suān)值和鐵含(hán)量(liáng)有良(liáng)好(hǎo)的(dí)關係，可以利用(yòng)介電(diàn)常(cháng)數來(lái)評價發(fā)動(dòng)機(jī)的(dí)機油(yóu)性能，在食品(pǐn)安(ān)全方(fāng)麵，可(kě)以(yǐ)用食用(yòng)油介電(diàn)常數的變(biàn)化來判(pàn)定高(gāo)溫加熱(rè)或長時間(jiān)存放中的質量(liáng)的變化。

2電常數的(dí)定義(yì)

介電(diàn)常數描述(shù)的(dí)是材料與電(diàn)場之間(jiān)的(dí)相互(hù)作(zuò)用。圖 1 顯(xiǎn)示了(liǎo)介電常數(shù)的主要計(jì)算公式(shì)。介(jiè)電常(cháng)數(shù) (K) 等於(yú)復(fù)數相對介(jiè)電常數(shù) (〖εr〗^* )，或復數介(jiè)電(diàn)常數(shù)(ε^* ) 與真空介電常(cháng)數 (ε0) 的比值。復(fù)數(shù)相(xiāng)對介電常數的(dí)實部(bù) (〖εr〗^’ ) 表示外(wài)部電場有多少電能(néng)儲存到(dào)材料(liào)中(zhōng); 對於絕(jué)大多數固(gù)體和液(yè)體(tǐ)來說，〖εr〗^’> 1。復(fù)數相對(duì)介電(diàn)常數的(dí)虛部(〖εr〗^(’’) )稱(chēng)為(wéi)損耗係數，表(biǎo)示材料中(zhōng)儲存的(dí)電(diàn)能有(yǒu)多(duō)少(shǎo)消耗或損(sǔn)失到外(wài)電場(cháng)中(zhōng)。(〖εr〗^(’’) ) 始終 > 0。損(sǔn)耗(hào)係(xì)數同(tóng)時(shí)包(bāo)括(kuò)介(jiè)電材(cái)料(liào)損(sǔn)耗和電導率(shuài)的效(xiào)應(yīng)。

如(rú)果用簡單的矢(shǐ)量圖 (圖 1) 表示復(fù)數(shù)介(jiè)電(diàn)常數(shù)，那麼(mó)實(shí)部和虛部(bù)的相位將會相(xiāng)差90°。其矢量(liáng)和與實(shí)軸 (〖εr〗^’) 形(xíng)成(chéng)夾角(jiǎo) δ。通常使用(yòng)這(zhè)個角(jiǎo)度(dù)的(dí)正(zhèng)切值(zhí) tanδ 或損耗角正切來表(biǎo)示材(cái)料(liào)的相(xiāng)對(duì)“損(sǔn)耗"。術語(yǔ)“損(sǔn)耗"在(zài)技術(shù)文獻(xiàn)中(zhōng)又(yòu)稱為“"。

圖(tú) 1相對(duì)復(fù)數(shù)常(cháng)數定(dìng)義

K^*=ε_r^*=ε^*/ε_0 =ε_r^'-jε_r^''=(ε^'/ε_0 )-j(ε^''/ε_0 ) 

tanδ=(ε_r^'')/(ε_r^' )=D

D：損(sǔn)耗係數

K^*：介電常數(shù)

ε_0：自由(yóu)空間(jiān)介電(diàn)常數

3 用(yòng)測量介(jiè)電常數(shù)

當使(shǐ)用阻抗分析(xī)儀測(cè)量介(jiè)電(diàn)常(cháng)數時，通常采用(yòng)平行(háng)板法。平行板法(fǎ)在(zài)中又稱(chēng)為(wéi)3端(duān)子(zǐ)法，其(qí)原理(lǐ)是通過在兩個(gè)電(diàn)極(jí)之間(jiān)插入一個材(cái)料(liào)或液(yè)體薄(báo)片(piàn)組成一個電容器，(注(zhù): 在本(běn)文以下部分中(zhōng)，被(bèi)測(cè)材料無論是固(gù)體還是液(yè)體均用 MUT 表示。) 然(rán)後測(cè)量(liáng)其(qí)電容(róng)，根據測(cè)量(liáng)結果(guǒ)計(jì)算(suàn)介(jiè)電(diàn)常數。

圖2接地電(diàn)極，可(kě)以(yǐ)消(xiāo)除(chú)邊(biān)緣電(diàn)容所導致的(dí)測量誤(wù)差。保(bǎo)護電(diàn)極會(huì)吸(xī)收(shōu)邊(biān)緣的電(diàn)場(cháng)，所以(yǐ)在(zài)電(diàn)極之間測得的(dí)電(diàn)容隻(zhī)是由(yóu)流經(jīng)介電(diàn)材料的(dí)電(diàn)流形(xíng)成，這樣便(biàn)可(kě)以獲得準確的測量(liáng)結(jié)果。當(dāng)結(jié)合使用主電(diàn)極和保護電極(jí)時(shí)，主(zhǔ)電極(jí)稱(chēng)為被(bèi)保(bǎo)護電(diàn)極(guarded electrode)。

序(xù)號(hào)項目(mù)描述

1上電(diàn)極(jí)電極直(zhí)徑(jìng)26mm

2液(yè)體(tǐ)容腔(qiāng)直(zhí)徑32mm 厚度(dù)2mm

3液體(tǐ)導(dǎo)管(guǎn)直徑(jìng)6mm

4下(xià)電(diàn)極電極直(zhí)徑30mm

5鎖(suǒ)緊(jǐn)螺絲4個(gè)羊(yáng)角(jiǎo)鎖緊(jǐn)螺(luó)絲

注：最少(shǎo)需要注入(rù)液體(tǐ)體積(jī)：3ml，液體(tǐ)夾(jiā)具(jù)空載電容1.3pF±10%

5 1J1002+1J1022配合使用(yòng)

1J1002是用(yòng)於(yú)連(lián)接(jiē)WK儀器和2端口的測試夾具連(lián)接(jiē)綫，通過高頻(pín)校準器，可(kě)以(yǐ)校(xiào)準(zhǔn)1J1002連(lián)接(jiē)綫(xiàn)，然後連(lián)接到測(cè)試夾(jiā)具兩端(duān)進(jìn)行測試(shì)，為(wéi)了(liǎo)增加(jiā)測(cè)試的準確性，可(kě)以在(zài)液(yè)體(tǐ)夾具的兩(liǎng)端做開(kāi)路(lù)和(hé)短路校準(zhǔn)。

6 規格(gé)參數(shù)

-測試頻(pín)率範(fàn)圍(wéi)：20Hz~30MHz

-基(jī)本測(cè)試(shì)精(jīng)度：0.05%（6500）

-最少測量樣品(pǐn)不(bù)少(shǎo)於 3ml

-操(cāo)作(zuò)溫度(dù)：-25℃~125℃

-校(xiào)準補償(cháng)：開路(lù) 短路(lù) 高頻(pín)補(bǔ)償

7 校(xiào)準(zhǔn)流程(chéng)

-連接(jiē)1J1002，設置儀器校準(zhǔn)頻率(shuài)範圍30MHz

-對1J1002連接綫做(zuò)開(kāi)路，短(duǎn)路，高(gāo)頻校準

-連接1J1022

8 WK 6500B相對介電常數測試(shì)軟件

Wayne Kerr 6500B ，軟(ruǎn)件選配有(yǒu)材料測(cè)試(shì)軟件(jiàn)（訂購代碼(mǎ) /K），這(zhè)個軟(ruǎn)件隻能(néng)安裝在(zài)精(jīng)密(mì)阻抗(kàng)分(fēn)析(xī)儀(yí)上，不能安(ān)裝(zhuāng)在(zài)6500P的高(gāo)頻LCR表(biǎo)上。通過(guò)這個(gè)軟(ruǎn)件可(kě)以更容(róng)易的計(jì)算出相對(duì)介電常數的相關參數(shù)，軟件(jiàn)界(jiè)麵如下：

介(jiè)電(diàn)常數測(cè)試(shì)參數：

E_r^* 相對介電(diàn)常(cháng)數復數(shù)值(zhí)

  E_r^' 相對介電常數實部(bù)

E''r 相對介電常數虛部

tan δ 損耗(hào)因子

D 損耗因子(zǐ)

軟件(jiàn)設(shè)置

1）Non-Contact Method：勾選(xuǎn)此選項

2）Electrode separation ‘tg’: 輸入2.1

3）Material thickness‘tm’：輸(shū)入2.1

4）閉(bì)合液(yè)體夾(jiā)具1J1022，不放(fàng)入任何的測(cè)試樣(yàng)品，點(diǎn)擊按鈕 Measure Cg reference data，直(zhí)至測(cè)試完成(chéng)。

5）通入(rù)測試液體，選(xuǎn)擇測試參數  E_r^' E''r 

6）按下儀表(biǎo)上Trigger 觸(chù)發(fā)測試

9 WKE Liquid Test測(cè)試(shì)液體(tǐ)介電常數

此軟件可(kě)以測(cè)試介電常(cháng)數(shù)隨著(zhuó)頻(pín)率(shuài)變化和時間(jiān)變(biàn)化，當掃(sǎo)描時(shí)間(jiān)變化(huà)可以(yǐ)設(shè)置多個頻(pín)率點進(jìn)行測試。

掃頻率(shuài)測試介電(diàn)常數

時間(jiān)變化(huà)掃描介(jiè)電常數(shù)變化

測試(shì)步驟(zhòu)

設置好(hǎo)測試的頻率(shuài)範圍(wéi)和點數(shù)

在測(cè)試設(shè)置中選擇C0測(cè)試(shì)，並選擇等效電路(lù)並聯，不(bù)放(fàng)入(rù)任何液體

測(cè)試(shì)C0值保存到(dào)文(wén)件

通(tōng)入液體，選擇E_r^' E''r

電(diàn)極開(kāi)始(shǐ)測(cè)試按(àn)鈕進行測試(shì)

10注(zhù)意事項(xiàng)

1）1022校準：在(zài)測(cè)試完成(chéng)高濃(nóng)度(dù)離子(zǐ)，導電(diàn)能力(lì)強(qiáng)的液體(tǐ)之後(hòu)需要將1022清(qīng)洗幹淨(jìng)並擦幹(gān)後(hòu)再做校(xiào)準(zhǔn)，防止(zhǐ)依(yī)附在電極(jí)上的(dí)離子(zǐ)對校準造成影(yǐng)響

2）1022測試Co值(zhí)：當1022在測(cè)試(shì)高濃度離子(zǐ)液體(tǐ)之後，再(zài)次(cì)測試Co值(zhí)的時候(hòu)，應當先用(yòng)清水(shuǐ)清洗(xǐ)幹(gān)淨(jìng)，擦(cā)幹(gān)後再測(cè)試Co值，而不是(shì)直(zhí)接將1022打(dǎ)開擦(cā)幹後(hòu)測(cè)試Co值，因為電(diàn)極(jí)之間(jiān)會(huì)依(yī)附有一(yī)定量(liáng)的(dí)導電離子，使(shǐ)得測(cè)試的Co錯誤(wù)。

3）在校(xiào)準(zhǔn)或(huò)者(zhě)測試Co的時(shí)候(hòu)，最好將(jiāng)1022夾具(jù)上(shàng)兩個軟管水平放置，而(ér)不(bù)是(shì)垂(chuí)直(zhí)放置，防(fáng)止在軟管垂直放置的(dí)時候裏麵(miàn)的(dí)液體流(liú)到(dào)兩(liǎng)個(gè)電(diàn)極的電(diàn)容腔(qiāng)內(nèi)，造(zào)成(chéng)校準(zhǔn)或測試Co的(dí)錯(cuò)誤

4）在測試完(wán)成有(yǒu)腐蝕性液體(tǐ)後，記(jì)得清(qīng)洗夾具，防止夾具被腐(fǔ)蝕(shí)

11 相(xiāng)關計算公式(shì)

在測試介(jiè)電(diàn)常數(shù)時(shí)，都(dū)做了(liǎo)一(yī)個(gè)測試空氣電(diàn)容C0，通過(guò)儀(yí)器測試Cp-Rp可(kě)以通過計算(suàn)公式(shì)，計算出介電(diàn)常數。

其中對(duì)液體的等效(xiào)電路(lù)模(mó)型理(lǐ)解(jiě)為(wéi)：

介電(diàn)常數等效電路(lù)計算(suàn)公(gōng)式(shì)：

ε_r^'=C_p/C_0 

ε_r^''=1/(ωC_0 R_p )