介電常數精密阻抗分析儀  介電常數精密阻抗分析儀 阻抗分析儀能測介電材料（如陶瓷、高分子、復合材料）的關鍵電學參數，核心參數與測量方法如下。一是核心參數，反映材料特性：相對介電常數（εr），衡量材料儲存電荷能力，如陶瓷材料 εr=10-1000，高分子材料 εr=2-10；介電損耗角正切（tanδ），反映材料介電損耗大小，優質介電材料 tanδ≤0.001（1kHz 下）；體積電阻率（ρv），衡量材料絕緣性能，絕緣材料 ρv≥1012 Ω?cm。二是測量方法，分類型操作：平行板法（測薄片材料，將材料夾在兩圓形電極間，電極直徑 D、間距 d，儀器測量電容 C，通過公式 εr=C×d/(ε0×S) 計算，S 為電極面積，ε0 為真空介電常數，頻率選 1kHz-1MHz，適合測固體薄片）；同軸探頭法（測液體或粉末材料，將同軸探頭插入材料，儀器測量探頭阻抗變化，計算 εr 與 tanδ，無需樣品加工，適合測黏稠液體）；諧振腔法（測高頻介電材料，將材料放入諧振腔，通過阻抗變化測量諧振頻率與品質因數，計算 εr 與 tanδ，適合 100MHz-10GHz 頻段）。三是注意事項，保障精度：樣品預處理（固體材料需打磨平整，厚度均勻（偏差≤5%）；液體材料需除氣泡，避免氣泡影響介電常數）；環境控制（溫度 23±2、濕度≤50%，溫度變化會導致 εr 波動，濕度大會降低絕緣材料 ρv）；多次測量取平均值（每個樣品測 3 個不同位置，減少樣品不均勻導致的誤差），通過精準測量可為介電材料選型、研發提供關鍵數據。

 環境

（1） 請不要在多塵、多震動、 日光直射、有腐蝕氣體下使用。

（2） 儀器正常工作時應在溫度為 0℃~40℃ , 相對濕度≤75%環境下，因此請盡量在此條件下使 用儀器， 以保證測量的準確度。

（3） 本測試儀器后面板裝有散熱裝置以避免內部溫度上升，為了確保通風良好，切勿阻塞左右通 風孔，以使本儀器維持準確度。

（4） 本儀器已經經過仔細設計以減少因 AC  電源端輸入帶來的雜波干擾，然而仍應盡量使其在低 噪聲的環境下使用，如果無法避免，請安裝電源濾波器。

（5） 儀器長期不使用，請將其放在原始包裝箱或相似箱子中儲存在溫度為 5℃~40℃ , 相對濕度 不大于 85%RH  的通風室內，空氣中不應含有腐蝕測量儀的有害雜質，且應避免日光直射。

（6） 儀器特別是連接被測件的測試導線應遠離強電磁場，以免對測量產生干擾。

單個電子元件阻抗分析的典型配置包括：

阻抗分析儀：儀器的導線連接到測試夾具上，測試夾具應適合 DUT 特定類型的特性。

測試夾具：文本夾具經過精心設計，可固定被測試裝置，但不會改變或干擾其阻抗特性。

電纜和適配器：可使用電纜和適配器使儀器的導線和測試夾具的連接器在電氣上兼容。例如，可使用卡口式 Neill-Concelman (BNC) 連接器。

被測件：這是將被測元件插入適合其特定行為的測試夾具中。

如何使用阻抗分析儀測量電路中的復雜阻抗？

要使電路設計、印刷電路板 (PCB) 和 PCB 組件 (PCBA) 完全按照規格運行，就必須準確了解其電路塊和材料的阻抗特性。

這些特性取決于信號頻率、信號電壓、溫度、濕度和類似的操作因素。因此，阻抗分析儀的使用如下所述：

鑒定電路塊：根據阻抗分析儀的測量結果，對每個主要電路塊集成時的阻抗行為進行建模。每個電路塊（如放大器子系統或濾波器子系統）的輸入和輸出阻抗都必須根據測量結果進行建模。

測量寄生：必須根據測量結果對 PCB 和元件在實際工作條件下的寄生電容和電感進行建模。這對于敏感的射頻電路尤為重要。

測量 PCB 材料特性：印刷電路板和基板所用材料的介電常數是影響電路性能和電磁干擾的關鍵參數。必須使用阻抗分析儀在實際工作條件下測量這些參數。

阻抗分析儀如何幫助鑒定材料和傳感器？

設備制造商必須了解晶圓、半導體和 PCB 中所用材料在實際工作條件下的行為。

阻抗分析儀支持相關測量，例如

高阻抗下薄片材料的介電常數

在低阻抗下測量磁性材料的磁導率

根據測量的 I-V 特性，測量金屬氧化物半導體制造過程中氧化層的電容和基底雜質的密度

電容器、電感器和微型機電系統傳感器等晶片上組件的特性

主要參數：

準確度： Cx:±（讀數×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（讀數×0.5%+0.00005）；

電容量范圍：內施高壓：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；

外施高壓：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；

*分辨率： 高0.001pF，4位有效數字；

*介電常數ε測試范圍：0-200；

*介電常數ε準確度：0.5%

*介質損耗tgδ測試范圍：不限，

*介質損耗tgδ分辨率：0.000001，電容、電感、電阻三種試品自動識別。

試驗電流范圍：5μA～5A；

*內施高壓：設定電壓范圍：0.5～10kV ；

 大輸出電流：200mA；

*升降壓方式：電壓隨意設置。比如5123V。

試驗頻率： 40-70Hz單頻隨意設置。比如48.7Hz.

頻率精度：±0.01Hz

儀器的其他特性

（1） 功耗：消耗功率≤80VA。

（2） 外形尺寸（W*H*D）：400mm* 132mm*385mm；

（3） 重量：約 13kg；

實驗原理

按照物質電結構的觀點，任何物質都是由不同的電荷構成，而在電介質中存在原子、分子和離子等。當固體電介質置于電場中后會顯示出一定的極性，這個過程稱為極化。對不同的材料、溫度和頻率，各種極化過程的影響不同。

1、介電常數(ε)：某一電介質(如硅酸鹽、高分子材料)組成的電容器在一定電壓作用下所得到的電容量Cx與同樣大小的介質為真空的電容器的電容量Co之比值，被稱為該電介質材料的相對介電常數。

式中：Cx —電容器兩極板充滿介質時的電容；

Cο —電容器兩極板為真空時的電容；

ε —電容量增加的倍數，即相對介電常數

介電常數的大小表示該介質中空間電荷互相作用減弱的程度。作為高頻絕緣材料，ε要小，特別是用于高壓絕緣時。在制造高電容器時，則要求ε要大，特別是小型電容器。

在絕緣技術中，特別是選擇絕緣材料或介質貯能材料時，都需要考慮電介質的介電常數。此外，由于介電常數取決于極化，而極化又取決于電介質的分子結構和分子運動的形式。所以，通過介電常數隨電場強度、頻率和溫度變化規律的研究，還可以推斷絕緣材料的分子結構。

 安全使用

請使用電源按鈕開關設備，設備完全關閉前禁止拔出電源線或斷開電源，否則會損壞設備硬件，影 響設備使用壽命。

建議不要在設備中安裝其他軟件，這可能影響設備工作狀態。 如要使用本設備連接互聯網，建議自行安裝殺毒軟件。

介電損耗(tgδ)：指電介質材料在外電場作用下發熱而損耗的那部分能量。在直流電場作用下，介質沒有周期性損耗，基本上是穩態電流造成的損耗；在交流電場作用下，介質損耗除了穩態電流損耗外，還有各種交流損耗。由于電場的頻繁轉向，電介質中的損耗要比直流電場作用時大許多(有時達到幾千倍)，因此介質損耗通常是指交流損耗。

在工程中，常將介電損耗用介質損耗角正切tgδ來表示。tgδ是絕緣體的無效消耗的能量對有效輸入的比例，它表示材料在一周期內熱功率損耗與貯存之比，是衡量材料損耗程度的物理量。

tg

式中：ω —電源角頻率；

R —并聯等效交流電阻；

C —并聯等效交流電容器

凡是體積電阻率小的，其介電損耗就大。介質損耗對于用在高壓裝置、高頻設備，特別是用在高壓、高頻等地方的材料和器件具有特別重要的意義，介質損耗過大，不僅降低整機的性能，甚至會造成絕緣材料的熱擊穿。

測量條件

區域內顯示了當前通道的測量條件，包括測量頻率、測量速度、測量電平、交流量程、直流偏置、 平均次數。這些變量可以在“測量設置 ”菜單中進行更改。點擊該區域內的控件，菜單區域會打開“測 量設置 ”菜單并自動導向被點擊的變量。

交直流監控

顯示了當前測量的交流/直流的電流與電壓監控數值。該監控模式可在“測量設置 ”菜單中進行變換， 點擊該區域，菜單區域會打開“測量設置 ”菜單。

菜單名

顯示了當前菜單的名稱，顯示在菜單頂部。

菜單

顯示了當前被打開的菜單。菜單中包含了不同類型的各項按鈕：普通按鈕、可編輯內容按鈕、選擇 按鈕等。按鈕右側有箭頭顯示意味著按下按鈕后會打開次級菜單；按鈕左側有黑色方塊意味著該按鈕當 前為被選中狀態。

實驗儀器及設備

1、儀器設備：

(1) Q表測試儀、電感箱、樣品夾具等；

(2) 千分游標卡尺；

2、樣品要求：圓形片：厚度2±0.5mm，直徑為Φ38±1mm。

結果處理

1、ε和tgδ測定記錄：

實驗數據按表要求填寫。

2、計算：

根據表格中測得的數據，按公式(1)、(2)分別計算各個數值。

實驗步驟

1、本儀器適用于110V/220V，50Hz交流電，使用前要檢查電壓情況，以保證測試條件的穩定。

2、開機預熱15分鐘，使儀器恢復正常狀態后才能開始測試。

3、按部件標準制備好的測試樣品，兩面用特種鉛筆或導電銀漿涂覆，使樣品兩面都各自導電，但南面之間不能導通，備用。

4、選擇適當的輔助線圈插入電感接線柱。根據需要選擇振蕩器頻率，調節測試電路電容器使電路諧振。假定諧振時電容為C1，品質因素為Q1。

5、將被測樣品接在Cx接線柱上。

6、再調節測試電路電容器使電路諧振，這時電容為C2，可以直接讀出Q2。

7、用游標卡尺量出試樣的直徑Φ和厚度d(分別在不同位置測得兩個數據，再取其平均值)。

安全注意事項：開機之前，敬請仔細閱讀本 使用指南，以防止出現對操作人員的意外傷害或對儀器的損壞等的事件。操作前，請閱讀“安裝與設置”，保證對儀器各部件的正確安裝與連接。在 次操作前，務必請有操作經驗的人員進行指導，防止誤操作造成意外事件的發生。電擊危險： 確保在安裝或維修該儀器之前使所有導線斷電，防止在帶電情況下，對人員或設備造成傷害。