介电常数介质损耗试验机核心参数要求、测试原理、操作软件、仪器结构

介电常数介质损耗试验机 是用于测定材料介电性能的关键仪器，主要用于评估绝缘材料、高分子聚合物、陶瓷、薄膜等介质材料的介电常数（ε）和介质损耗角正切值（tanδ）。这些参数直接反映材料在交变电场下的极化能力与能量损耗特性，对电子元件设计（如电容器、射频器件）、电力设备绝缘选型及高频电路基板研发至关重要。该设备符合 IEC 60250、ASTM D150  等国际标准，广泛应用于电子制造、电力工程和材料科学研究领域。

核心参数要求

频率范围

测试频率覆盖 20Hz∼10MHz，支持手动或自动扫描模式，以适应不同应用场景需求。

测量精度

介电常数精度： ±0.5%（典型值）

介质损耗角正切（tanδ）分辨率：( <0.0001 )

测试电压

交流电压范围 0.1V∼1000V，具备自适应防击穿保护机制。

电极系统

标配平行板电极，支持可调间距（0.1∼10 mm）与多样化电极材质（如镀金、氧化铝陶瓷）。

温控能力

可选配温度控制模块，温区范围 −40 ℃ ∼300 ℃ ，控温精度 ±0.5 ℃ 。

阻抗范围

测试阻抗范围1Ω∼100GΩ，需内置LCR（电感-电容-电阻）复合测量功能。

测试原理

介电常数测量
基于平行板电容器原理，通过对材料填充电极后的电容值 (Cx) 与真空电容值 (C ₀ ) 的比值计算介电常数 ε =  Cx / C0 )。实验需消除边缘效应与残余阻抗的影响。

介质损耗角正切（tanδ）测量
采用电桥法或矢量阻抗法，测量材料在交变电场下电流与电压的相位差角 δ。介质损耗 tan δ 定义为损耗功率与储存功率之比，即 tan δ  = I _R / I _C ，其中 I _R 为电阻分量电流，I _C 为电容分量电流。

频率扫描技术
在宽频域内施加正弦波信号，通过分析材料阻抗的实部与虚部特性曲线，获取介电频谱数据。

操作软件

系统配套软件需具备以下核心功能模块：

参数配置

支持自定义频率步进、电压幅值及信号波形（正弦波、方波）。

校准向导

提供开路、短路及负载校准流程，自动修正寄生电容与引线电感误差。

数据可视化

实时显示介电常数-频率曲线、tanδ-频率曲线及阻抗复平面图（奈奎斯特图）。

分析工具

内置Cole-Cole模型拟合、损耗峰定位功能，支持介电弛豫时间计算。

数据导出

生成符合ISO标准的PDF报告，支持CSV、MATLAB等格式输出。

仪器结构

信号发生与采集单元

高稳定性信号发生器：输出低失真正弦波信号。

锁相放大器（LIA）或阻抗分析仪：精准提取微小电流信号幅值与相位。

电极与样品架

平行板电极组：采用同轴屏蔽结构，减少电磁干扰。

可调支架：配备微米级精密导轨，实现电极间距的精确调节。

温控模块 （选配）

双层隔热测试腔：集成加热片与半导体制冷元件，实现快速升降温。

屏蔽防护系统

全金属法拉第笼：抑制外界电磁噪声，提升信噪比。

人机交互界面

触控屏主机：一键切换测试模式，实时显示电容、电感、电阻复合参数。