介电常数精密阻抗分析仪 介电常数精密阻抗分析仪 阻抗分析仪能测介电材料（如陶瓷、高分子、复合材料）的关键电学参数，核心参数与测量方法如下。一是核心参数，反映材料特性：相对介电常数（εr），衡量材料储存电荷能力，如陶瓷材料 εr=10-1000，高分子材料 εr=2-10；介电损耗角正切（tanδ），反映材料介电损耗大小，优质介电材料 tanδ≤0.001（1kHz 下）；体积电阻率（ρv），衡量材料绝缘性能，绝缘材料 ρv≥1012 Ω?cm。二是测量方法，分类型操作：平行板法（测薄片材料，将材料夹在两圆形电极间，电极直径 D、间距 d，仪器测量电容 C，通过公式 εr=C×d/(ε0×S) 计算，S 为电极面积，ε0 为真空介电常数，频率选 1kHz-1MHz，适合测固体薄片）；同轴探头法（测液体或粉末材料，将同轴探头插入材料，仪器测量探头阻抗变化，计算 εr 与 tanδ，无需样品加工，适合测黏稠液体）；谐振腔法（测高频介电材料，将材料放入谐振腔，通过阻抗变化测量谐振频率与品质因数，计算 εr 与 tanδ，适合 100MHz-10GHz 频段）。三是注意事项，保障精度：样品预处理（固体材料需打磨平整，厚度均匀（偏差≤5%）；液体材料需除气泡，避免气泡影响介电常数）；环境控制（温度 23±2、湿度≤50%，温度变化会导致 εr 波动，湿度大会降低绝缘材料 ρv）；多次测量取平均值（每个样品测 3 个不同位置，减少样品不均匀导致的误差），通过精准测量可为介电材料选型、研发提供关键数据。
环境
（1） 请不要在多尘、多震动、 日光直射、有腐蚀气体下使用。
（2） 仪器正常工作时应在温度为 0℃~40℃ , 相对湿度≤75%环境下，因此请尽量在此条件下使 用仪器， 以保证测量的准确度。
（3） 本测试仪器后面板装有散热装置以避免内部温度上升，为了确保通风良好，切勿阻塞左右通 风孔，以使本仪器维持准确度。
（4） 本仪器已经经过仔细设计以减少因 AC 电源端输入带来的杂波干扰，然而仍应尽量使其在低 噪声的环境下使用，如果无法避免，请安装电源滤波器。
（5） 仪器长期不使用，请将其放在原始包装箱或相似箱子中储存在温度为 5℃~40℃ , 相对湿度 不大于 85%RH 的通风室内，空气中不应含有腐蚀测量仪的有害杂质，且应避免日光直射。
（6） 仪器特别是连接被测件的测试导线应远离强电磁场，以免对测量产生干扰。
单个电子元件阻抗分析的典型配置包括：
阻抗分析仪：仪器的导线连接到测试夹具上，测试夹具应适合 DUT 特定类型的特性。
测试夹具：文本夹具经过精心设计，可固定被测试装置，但不会改变或干扰其阻抗特性。
电缆和适配器：可使用电缆和适配器使仪器的导线和测试夹具的连接器在电气上兼容。例如，可使用卡口式 Neill-Concelman (BNC) 连接器。
被测件：这是将被测元件插入适合其特定行为的测试夹具中。
如何使用阻抗分析仪测量电路中的复杂阻抗？
要使电路设计、印刷电路板 (PCB) 和 PCB 组件 (PCBA) 完全按照规格运行，就必须准确了解其电路块和材料的阻抗特性。
这些特性取决于信号频率、信号电压、温度、湿度和类似的操作因素。因此，阻抗分析仪的使用如下所述：
鉴定电路块：根据阻抗分析仪的测量结果，对每个主要电路块集成时的阻抗行为进行建模。每个电路块（如放大器子系统或滤波器子系统）的输入和输出阻抗都必须根据测量结果进行建模。
测量寄生：必须根据测量结果对 PCB 和元件在实际工作条件下的寄生电容和电感进行建模。这对于敏感的射频电路尤为重要。
测量 PCB 材料特性：印刷电路板和基板所用材料的介电常数是影响电路性能和电磁干扰的关键参数。必须使用阻抗分析仪在实际工作条件下测量这些参数。
阻抗分析仪如何帮助鉴定材料和传感器？
设备制造商必须了解晶圆、半导体和 PCB 中所用材料在实际工作条件下的行为。
阻抗分析仪支持相关测量，例如
高阻抗下薄片材料的介电常数
在低阻抗下测量磁性材料的磁导率
根据测量的 I-V 特性，测量金属氧化物半导体制造过程中氧化层的电容和基底杂质的密度
电容器、电感器和微型机电系统传感器等晶片上组件的特性
主要参数：
准确度： Cx:±（读数×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（读数×0.5%+0.00005）；
电容量范围：内施高压：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；
外施高压：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；
*分辨率： 高0.001pF，4位有效数字；
*介电常数ε测试范围：0-200；
*介电常数ε准确度：0.5%
*介质损耗tgδ测试范围：不限，
*介质损耗tgδ分辨率：0.000001，电容、电感、电阻三种试品自动识别。
试验电流范围：5μA～5A；
*内施高压：设定电压范围：0.5～10kV ；
大输出电流：200mA；
*升降压方式：电压随意设置。比如5123V。
试验频率： 40-70Hz单频随意设置。比如48.7Hz.
频率精度：±0.01Hz
仪器的其他特性
（1） 功耗：消耗功率≤80VA。
（2） 外形尺寸（W*H*D）：400mm* 132mm*385mm；
（3） 重量：约 13kg；
实验原理
按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。对不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
1、介电常数(ε)：某一电介质(如硅酸盐、高分子材料)组成的电容器在一定电压作用下所得到的电容量Cx与同样大小的介质为真空的电容器的电容量Co之比值，被称为该电介质材料的相对介电常数。
式中：Cx —电容器两极板充满介质时的电容；
Cο —电容器两极板为真空时的电容；
ε —电容量增加的倍数，即相对介电常数
介电常数的大小表示该介质中空间电荷互相作用减弱的程度。作为高频绝缘材料，ε要小，特别是用于高压绝缘时。在制造高电容器时，则要求ε要大，特别是小型电容器。
在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电常数。此外，由于介电常数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究，还可以推断绝缘材料的分子结构。
安全使用
请使用电源按钮开关设备，设备完全关闭前禁止拔出电源线或断开电源，否则会损坏设备硬件，影 响设备使用寿命。
建议不要在设备中安装其他软件，这可能影响设备工作状态。 如要使用本设备连接互联网，建议自行安装杀毒软件。
介电损耗(tgδ)：指电介质材料在外电场作用下发热而损耗的那部分能量。在直流电场作用下，介质没有周期性损耗，基本上是稳态电流造成的损耗；在交流电场作用下，介质损耗除了稳态电流损耗外，还有各种交流损耗。由于电场的频繁转向，电介质中的损耗要比直流电场作用时大许多(有时达到几千倍)，因此介质损耗通常是指交流损耗。
在工程中，常将介电损耗用介质损耗角正切tgδ来表示。tgδ是绝缘体的无效消耗的能量对有效输入的比例，它表示材料在一周期内热功率损耗与贮存之比，是衡量材料损耗程度的物理量。
tg
式中：ω —电源角频率；
R —并联等效交流电阻；
C —并联等效交流电容器
凡是体积电阻率小的，其介电损耗就大。介质损耗对于用在高压装置、高频设备，特别是用在高压、高频等地方的材料和器件具有特别重要的意义，介质损耗过大，不仅降低整机的性能，甚至会造成绝缘材料的热击穿。
测量条件
区域内显示了当前通道的测量条件，包括测量频率、测量速度、测量电平、交流量程、直流偏置、 平均次数。这些变量可以在“测量设置 ”菜单中进行更改。点击该区域内的控件，菜单区域会打开“测 量设置 ”菜单并自动导向被点击的变量。
交直流监控
显示了当前测量的交流/直流的电流与电压监控数值。该监控模式可在“测量设置 ”菜单中进行变换， 点击该区域，菜单区域会打开“测量设置 ”菜单。
菜单名
显示了当前菜单的名称，显示在菜单顶部。
菜单
显示了当前被打开的菜单。菜单中包含了不同类型的各项按钮：普通按钮、可编辑内容按钮、选择 按钮等。按钮右侧有箭头显示意味着按下按钮后会打开次级菜单；按钮左侧有黑色方块意味着该按钮当 前为被选中状态。
实验仪器及设备
1、仪器设备：
(1) Q表测试仪、电感箱、样品夹具等；
(2) 千分游标卡尺；
2、样品要求：圆形片：厚度2±0.5mm，直径为Φ38±1mm。
结果处理
1、ε和tgδ测定记录：
实验数据按表要求填写。
2、计算：
根据表格中测得的数据，按公式(1)、(2)分别计算各个数值。
实验步骤
1、本仪器适用于110V/220V，50Hz交流电，使用前要检查电压情况，以保证测试条件的稳定。
2、开机预热15分钟，使仪器恢复正常状态后才能开始测试。
3、按部件标准制备好的测试样品，两面用特种铅笔或导电银浆涂覆，使样品两面都各自导电，但南面之间不能导通，备用。
4、选择适当的辅助线圈插入电感接线柱。根据需要选择振荡器频率，调节测试电路电容器使电路谐振。假定谐振时电容为C1，品质因素为Q1。
5、将被测样品接在Cx接线柱上。
6、再调节测试电路电容器使电路谐振，这时电容为C2，可以直接读出Q2。
7、用游标卡尺量出试样的直径Φ和厚度d(分别在不同位置测得两个数据，再取其平均值)。
安全注意事项：开机之前，敬请仔细阅读本 使用指南，以防止出现对操作人员的意外伤害或对仪器的损坏等的事件。操作前，请阅读“安装与设置”，保证对仪器各部件的正确安装与连接。在 次操作前，务必请有操作经验的人员进行指导，防止误操作造成意外事件的发生。电击危险： 确保在安装或维修该仪器之前使所有导线断电，防止在带电情况下，对人员或设备造成伤害。
