网站原创摘 要 介质介电常数描述了电磁波与介质的相互作用及变化,为了划分不同介质,提出了采用介电常数来划分不同介质的的方法.本文介绍了介电常数的基本知识及测量方法,介绍了实验室的几种测量方法：时域反射法 （TDR）、空间波法、同轴线法、谐振环法,为实验测量提供参考.
关 键 词 介电常数 空间波 同轴线
中图分类号：TB30 文献标识码：A
1.介电常数的基本概念
2介电常数测量方法
介电常数测量方法有传输线法、同轴线法、波导法、探针法、谐振腔法和空间波法.实验室测量方法有时域反射法（TDR）、空间波法、探针法、同轴线法等.传输线法简便易行,但在tan]^较小时,测得的介电常数误差较大；探针法使用结构简单的单极振子,通过传输、反射的测量得出谐振参数,反演得到介电常数；谐振腔法采用高品质因数的谐振腔体测量低损介质,技术复杂,不易操作；空间波法通过测量地面目标体的微波反射系数,再通过反射系数来求得复介电常数.
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2.1 时域反射法
时域反射法（TDR）类似于雷达系统,首先向待测物发射电磁波,通过记录分析反射波形来确定待测物的距离,进而判断待测物特性.TDR信号中包含介电常数和电导率信息,一般被测物体的阻抗是连续的,信号没有反射,如果有阻抗变化,就会有信号反射回来,频率范围从1兆赫到几兆赫.时域反射系统由一个信号发生器、传输线传感器和一个接收器组成.根据反射回波的时间可以判断阻抗不连续点距接收端的距离,利用电磁波在探头中的旅行时间可得到介质的介电常数.
2.2 空间波法
2.3 同轴线法
2.4 谐振环法
谐振环法是基于传输线理论得到介电常数变化的方法.谐振环法可以通过反射信号和发送通过介质的信号来测量介电常数.发送信号和接收反射信号这两种测量方法相比,发送信号测得介电常数变化更灵敏.谐振传感器的测量精度相对较高,但与待测媒质的导电性密切相关.
3.总结
本文介绍了介电常数的基本概念及几种测量方法,并对这几种常见的方法进行了分析和比较.材料在制备的过程中会受压力、湿度、密度的影响从而改变材料的介电特性,所以测量时要根据相应材料的介电特性采用不同的测量方法.