第三章 电容元件介电参数测量

《电子材料与元器件测试技术》课程教学大纲课程代码：ABJD0516课程中文名称：电子材料与元器件测试技术课程英文名称：MeasurementTechniquesforE1ectronicMateria1sandDevices课程性质：专业必修课课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：大学物理、半导体物理学、电子材料、电子陶瓷工艺原理与技术一、课程简介介绍了电子材料与元器件特别电子陶瓷与器件基本电参数的测试方法、原理以及提高测量准确度的途径，同时介绍了常用的实验数据处理、统计分析方法。

二、教学基本内容和要求第一章误差理论和实验数据处理基础主要教学内容：（1）、测量的基本概念；（2）、随机误差基本理论和处理方法；（3）、系统误差的发现和消除方法；（4）、误差的合成与分配。

教学要求：理解测量和测量误差的概念，了解系统误差的判别及消除方法，理解测量的方法，掌握误差的合成与分配。

重点：随机误差基本理论及分析方法；难点：误差的合成与分配。

第二章电阻器的电阻率测量主要教学内容：（1）、电阻与电阻率的基本概念；（2）、电阻与电阻率的测量；（3）、测量技术的考虑与提高准确度的途径；（4）、电阻器等效参数的测量。

教学要求：了解电子材料与元器件的分类方法，理解分压式测量原理，掌握电阻式电桥电路的分析，掌握高阻抗测试技术。

重点：分压式测量原理，电阻式电桥电路。

难点：高阻的测量。

第三章电容元件参数的测量主要教学内容：（1）、电容器的基本参数；（2）、西林电桥；（3）、双T电桥；（4）、谐振法；（5）、高频测试技术。

教学要求：了解电容器的三个基本参数，了解三种电极系统的作用，理解双T电桥的分析方法，掌握西林电桥的不同结构，掌握串联谐振和并联谐振的区别，并熟记其计算公式。

重点：西林电桥；谐振法难点：双T电桥，高频测试技术第四章敏感元器件参数的测量主要教学内容：（1）、热敏电阻器特性参数的测量；（2）、湿敏电阻器特性参数的测量；（3）、气敏元件特性参数的测量；（4）、压敏电阻器特性参数的测量；（5）、力敏电阻器特性参数的测量；（6）、磁敏电阻器特性参数的测量；（7）、光敏电阻器特性参数的测量。

测量电容方法电容是电子电路中常见的元件，用于储存电荷和调节电流。

在电子设备维修和实验研究中，准确测量电容值对于电路分析和元件选择至关重要。

本文将介绍几种常见的测量电容的方法，包括使用万用表、LCR电桥以及示波器等。

一、使用万用表测量电容值万用表是测量电路中常用的仪器，它可以用来测量电压、电流和电阻等基本参数。

在测量电容时，我们可以采用以下步骤：步骤1：确保电容元件不带电，拔出电源。

步骤2：选择万用表上的电容量测量档位，并插上电容测试引线。

步骤3：将电容元件的两个引脚连接至万用表的测试引线，注意引线的极性与电容端子的极性一致。

步骤4：读取万用表上显示的电容值，记下测量结果。

举例说明：以一个电容值为100μF的电容元件为例，按照上述步骤进行测量，万用表可能显示电容值为99.5μF，由于万用表的测量误差，我们可以认为这个电容元件的电容值约为100μF。

二、使用LCR电桥测量电容值LCR电桥是一种专门用于测量电感、电容和电阻的仪器，相较于万用表，精确度更高。

以下是使用LCR电桥进行电容测量的步骤：步骤1：确保电容元件不带电，拔出电源。

步骤2：打开LCR电桥，并将测量模式设置为电容测量。

步骤3：将电容元件的两个引脚连接至LCR电桥的测试夹具。

步骤4：等待仪器自动进行测量，并读取测量结果。

步骤5：记下测量结果，即所测得的电容值。

举例说明：在使用LCR电桥测量电容时，如果测量结果为100.2μF，这意味着电容元件的电容值约为100.2μF。

三、使用示波器测量电容值示波器是一种常用于显示电压波形的仪器，它也可以用于测量电容值。

以下是使用示波器进行电容测量的步骤：步骤1：确保电容元件不带电，拔出电源。

步骤2：将示波器设为适当的测量范围，选择电容测量模式。

步骤3：将电容元件的正负极分别连接至示波器的两个输入端。

步骤4：观察示波器屏幕上显示的波形，并记录下示波器上显示的周期时间。

步骤5：使用计算公式 C = τ/Ω，其中C为电容值（单位为法拉F），τ为示波器上显示的周期时间，Ω为示波器的阻抗。

第1篇一、实验目的1. 了解电容器的参数及其测试方法；2. 掌握使用示波器、万用表等仪器进行电容器参数测试的操作技巧；3. 熟悉电容器参数对电路性能的影响。

二、实验原理电容器是一种储存电荷的电子元件，其参数主要包括电容量、耐压值、损耗角正切等。

电容量是指电容器储存电荷的能力，单位为法拉（F）；耐压值是指电容器能够承受的最大电压，单位为伏特（V）；损耗角正切是衡量电容器损耗性能的参数，其值越小，电容器性能越好。

电容器参数测试实验主要通过测量电容量、耐压值和损耗角正切等参数，来评估电容器的性能。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：（1）示波器：用于观察电容器充放电波形；（2）万用表：用于测量电容器的电容量、耐压值和损耗角正切；（3）信号发生器：用于提供测试信号；（4）电容器：待测试的电容元件。

2. 实验材料：（1）测试电路板；（2）连接线；（3）电源。

四、实验步骤1. 连接电路：按照实验电路图连接测试电路，包括信号发生器、电容器、示波器、万用表等。

2. 测量电容量：（1）打开电源，调节信号发生器输出频率为1kHz，输出电压为5V；（2）使用万用表测量电容器的电容量，记录数据。

3. 测量耐压值：（1）使用万用表测量电容器的耐压值，记录数据；（2）将电容器接入测试电路，逐渐增加电压，观察电容器是否击穿，记录击穿电压。

4. 测量损耗角正切：（1）打开示波器，将示波器探头连接到电容器的两端；（2）使用信号发生器输出正弦波信号，调节频率为1kHz，输出电压为5V；（3）观察示波器显示的波形，记录电容器的充放电波形；（4）使用万用表测量电容器的损耗角正切，记录数据。

5. 数据处理与分析：（1）根据测量数据，计算电容器的电容量、耐压值和损耗角正切；（2）分析电容器的性能，比较不同电容器的参数差异。

五、实验结果与分析1. 电容量：根据实验数据，电容器A的电容量为10μF，电容器B的电容量为15μF。

2. 耐压值：电容器A的耐压值为50V，电容器B的耐压值为60V。

电容法测试介电常数介电常数是描述介质电性质的物理量，它反映了介质在电场中的响应能力。

在工程领域和科学研究中，准确测量介电常数对于研究材料的电性质以及设计电子元器件至关重要。

电容法是一种常用的测量介电常数的方法，本文将探讨电容法测试介电常数的原理、步骤和应用。

一、电容法测试介电常数的原理电容法是通过测量电容器在不同介质中的电容变化来确定介电常数的一种方法。

其基本原理是根据电容器的电容公式C=εA/d，其中C为电容，ε为介电常数，A为电容器的极板面积，d为极板间的距离。

当电容器中充满不同介质时，介质的介电常数ε会影响电容器的电容值。

因此，通过测量电容器在不同介质中的电容变化，可以间接地得到介质的介电常数。

二、电容法测试介电常数的步骤1. 准备工作：选择合适的电容器和介质样品。

电容器通常选择平行板电容器或圆柱电容器，而介质样品可以是固体、液体或气体。

2. 测量电容：将电容器与待测介质连接，通过电容计测量电容器的电容值。

此时，电容器中充满了待测介质。

3. 更换介质：将待测介质更换为其他介质，重复第2步的测量。

可以选择多种不同介质进行测量。

4. 计算介电常数：根据电容公式C=εA/d，利用测得的电容值和已知参数计算介质的介电常数。

三、电容法测试介电常数的应用电容法测试介电常数在科学研究和工程应用中具有广泛的应用价值。

1. 材料研究：通过测量不同材料的介电常数，可以了解材料的电性质，为材料的选取和设计提供依据。

例如，在电子器件设计中，选择具有合适介电常数的材料可以减小电容器的体积和提高性能。

2. 电介质性能评估：介电常数是评估电介质性能的重要指标之一。

通过测试介电常数，可以评估电介质的绝缘性能、能量存储能力等，为电力系统和电子设备的设计和运行提供参考。

3. 电子元器件设计：在电子元器件中，介电常数对于电容器的性能至关重要。

通过电容法测试介电常数，可以选择合适的介质材料，提高电容器的性能和稳定性。

4. 环境监测：某些液体介质的介电常数随温度、湿度等环境因素的变化而变化。

电容测量方法及应用电容测量方法及应用电容是电路中一种重要的电性质，它能够储存电荷并决定电路的响应速度和频率特性。

因此，准确测量电容的值对于电路的设计和性能评估是至关重要的。

在本文中，我将介绍电容测量的方法和应用。

一、电容测量方法电容的测量方法主要包括直流方法、交流方法和脉冲方法。

1. 直流方法直流方法是一种简单常用的电容测量方法。

其原理是通过测量电容充电或放电所需的时间来计算电容的值。

具体测量步骤如下：（1）将待测电容与一已知电阻和电压源连接成一个RC 串联电路；（2）用示波器观测电容两端的电压变化情况；（3）根据RC 时间常数公式，可以计算出电容的值。

该方法测量简单，不需要复杂的仪器设备，但适用范围较窄，主要适用于小型电容的测量。

2. 交流方法交流方法是一种常用的电容测量方法，它是通过测量电容器对交流电的阻抗值来计算电容的值。

具体测量步骤如下：（1）将待测电容与一个已知电感和交流信号源连接成一个LCR 串联电路；（2）调整频率，测量电容器对交流电的阻抗值；（3）根据电容器的阻抗对频率的变化特性，可以计算出电容的值。

该方法适用于各种类型和尺寸的电容测量，精度较高。

同时，还可以通过频率扫描获得电容器的频率特性，可以评估电容器的稳定性和性能。

3. 脉冲方法脉冲方法是一种测量大型电容的有效方法。

其原理是通过测量电容器对脉冲信号的响应来计算电容的值。

具体测量步骤如下：（1）将待测电容与一个已知电阻和脉冲信号源连接成一个RC 串联电路；（2）观测电容器两端的电压响应情况；（3）根据锯齿波的上升时间和已知电阻的阻值，可以计算出电容的值。

该方法适用于大型电容的测量，可以测量较大范围内的电容值。

但需要注意的是，脉冲方法只适用于测量电容器的等效串联电容值。

二、电容测量应用电容测量在电子工程、通信工程、仪器仪表等领域具有广泛的应用。

1. 电子工程在电子工程中，电容测量被广泛应用于电路设计和调试中。

通过测量电容值，可以确定电路的频率响应和滤波特性，从而优化电路的性能。

实验七 介电常数的测量ε和损耗角tgδ的温度和频率特性，可以获取物质内部 测量物质在交变电场中介电常数r结构的重要信息。

DP—5型介电谱仪内置带有锁相环(PLL)的宽范围正弦频率合成信号源和由乘法器、同步积分器、移相器等组成的锁定放大测量电路，具有弱信号检测和网络分析的功能。

对填充介质的平行板电容器的激励信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量，检测介电频率谱和温度谱。

作为大学物理实验的内容，具有测量精度高、方法新颖、知识性和实用性强等特点。

[目的要求]ε和损耗角tgδ的温度和频率特性。

1．学习用介电谱仪测量物质在交变电场中介电常数r2．了解带有锁相环(PLL)的正弦频率合成信号源和锁定放大测量电路的原理和结构。

3．掌握对信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量的方法。

[实验原理]图1测量原理图原理如图1所示.置于平板电极之间的样品，在正弦型信号的激励下，等效于电阻R和电容C的并联网络。

其中电阻R是用来模拟样品在极化过程中由于极化滞后于外场的变化所引起的能量损失。

若极板的面积为A，间距为d，则：R=d/Aσ， C=εA／d， tgδ=1／ωRC=σ／ωε式中ε=εoεr，εo为真空介电常量，σ为与介电极化机制有关的交流电导率。

设网络的复阻抗为Z，其实部为Z’，虚部为Z″，样品上激励电压为Vs(基准信号)，通过样品的电流由运放ICl转化为电压Vz：(样品信号)，用V’s，V″s和V″z分别表示其实部和虚部，则有：Vz＝RnVs／Z， σ=K(V’sV’z+V″sV″z)， ωε=K(V’sV″z-V″sV’z)tgδ=(V’sV’z+V″sV″z)/ (V’sV″z-V″sV’z)式中K=d／ARn(V’sV’s+V″sV″s)。

电压的实部和虚部通过开关型乘法器IC2和π／2移相器IC3实现分离后测量。

IC2的作用是将被测正弦信号Vz(或Vs)与同频率的相关参考方波Vr相乘。

本系统测量时通过移相微调电路使Vr和vs同相位，即Vs的虚部V″s=O，测量公式简化为：σ=K’V’z， ωε=K’V″z, tgδ=V’z/V″z式中K’＝d／(ARnV’s)．图中K指向1时测量V’s，指向2时测量V’z和V″z。

介电常数的测试方法介电常数的测试方法介电常数（dielectric constant，k）是指介电介质中电场强度和电势的比值，它是一个重要的参数，对电子元件工作有着重要的影响。

以下是介电常数的测试方法：一、常用的介电常数测量仪1、电磁场仪：电磁场仪可以测量介质中的垂直电场强度，从而得到介电常数，但它有一定的精度限制，如测量精度只有10kV/m。

2、微波仪：这是一种测量介电介质介电常数的仪器，它可以通过微波电磁测量来测量介电介质的介电常数，其精度高达10-3。

3、介质折射率仪：它可以测量介质折射率，从而确定介电介质的介电常数，但是其精度也不太高，一般只能达到10-2。

4、驻波比测量仪：它通过测量驻波比来求出介质的介电常数，它具有很高的精度，可以达到10-4。

二、常用的介电常数实验1、电容器实验：通过一定的电压打在一个电容器上，求电容器的容量，从而可以求出介电介质的介电常数。

2、阻抗实验：通过在介电介质中放置一个阻抗元件，再用频谱分析仪测量频率，从阻抗元件的抗谐振特性来求出介质的介电常数。

3、电场强度实验：通过在介质中放置一个电场强度传感器，在电场强度场中求出介质的介电常数。

4、多普勒实验：通过在介质中设置一个多普勒实验装置，通过控制电源来测量多普勒效应，从而求出介电介质的介电常数。

三、其他测试方法1、介电弹簧实验：通过介电弹簧实验来求出介电介质的介电常数。

2、有限元分析：通过有限元分析法来求出介电介质的介电常数，但需要一定的计算机知识。

3、量子力学实验：通过量子力学实验来测量介质的介电常数，但这一实验方法的准确性和精度仍然是有局限性的。

介电常数的测试方法十分多样，确定介电常数时要根据不同的环境、需求等选取不同的测量仪器和实验方法，以准确测量介电介质的介电常数。

介电常数的测量介电常数是衡量物质对电场的响应程度的物理量，它描述了物质中电荷分布发生变化时，电场强度的变化程度。

介电常数的测量是研究电介质性质的重要手段之一。

本文将介绍介电常数的测量方法、原理和应用。

一、介电常数的测量方法1. 平行板电容法：平行板电容法是最常用的测量介电常数的方法之一。

它通过测量电容器中电容的变化来确定介电常数。

具体步骤是：首先将待测介质填充在电容器的两个平行金属板之间，然后将电容器连接到电源，施加电压使电容器充电，测量电容器的电容值。

接着将待测介质更换为真空，再次测量电容值。

由于真空的介电常数为1，通过比较两次测量结果，即可得到待测介质的介电常数。

2. 微波谐振法：微波谐振法适用于介电常数较高的样品测量。

它利用谐振腔中的电磁波传播特性来测量介电常数。

谐振腔是一个封闭的金属腔体，内部有一个微波源和一个探测器。

首先将待测样品放入谐振腔中，调节微波源的频率使得谐振腔中的电磁波与样品发生共振。

然后测量共振频率和带宽，通过计算可以得到样品的介电常数。

3. 椭圆偏振法：椭圆偏振法适用于测量透明介质的介电常数。

它通过测量透射光的偏振状态来确定介电常数。

实验装置由光源、偏振片、样品和偏振分析器组成。

首先将光源发出的光通过偏振片偏振，然后透过待测样品，最后通过偏振分析器测量透射光的偏振状态。

根据透射光的偏振状态的变化，可以求得样品的介电常数。

介电常数是指电介质中电场强度和电位移的比值。

在测量过程中，通过施加电场或电磁波，观察电介质的响应，从而得到介电常数。

不同的测量方法利用了不同的原理，但核心思想都是基于电场对电荷分布的影响。

三、介电常数的应用1. 电子器件设计：介电常数是电子器件中常用材料的重要参数之一。

通过测量介电常数，可以选择合适的介质材料，优化电子器件的性能和稳定性。

2. 电力系统：介电常数的测量在电力系统中也有重要应用。

电力系统中的绝缘材料，如电缆、绝缘子等，其介电常数的准确测量对于确保电力系统的安全运行至关重要。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载电容器介质损耗及电容量测量地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容(一) 电容器介质损耗及电容量测量一、实验背景电容器是电路中三个最基本的元器件之一。

在电路中，作为设计者常需要精确了解电容器的容量和损耗角的大小。

测量电容器的电容量和介质损耗通常有多种方法，本实验采用施加交流电信号，通过与一个标准电容器上的电信号比较，测量出被测电容器上容量大小和损耗角。

该方法还可用于材料、石油、电力以及化工等领域相关参数的测量。

二、实验目的1、了解电容器的交流特性参数2、了解比较法测量方法3、了解智能化测量仪器的基础三、实验原理（一）介质损耗测量的基本理论一个实际的元件，如电阻器、电容器和电感器，都不可能是理想的，存在着寄生电容、寄生电感和损耗等。

也就是说，一个实际的R、L、C元件都含有三个参量：电阻、电感、电容。

以电容为例，图1给出了电容器的等效模型。

图1 电容器等效模型图（a）为理想电容器，阻抗；图(b)为考虑泄漏和介质损耗时的电容器，阻抗；图（c）为高频时考虑泄漏、引线电阻和电感时的电容器，阻抗。

本实验中使用的模型为（b）。

通常用品质因数Q来衡量电感器、电容器以及谐振电路的质量，定义为：（1）则对图（b）的电容器等效模型而言，其等效导纳为，品质因数为：（2）上式中的和分别为电容器两端正弦电压的有效值和周期。

对电容器而言，常用损耗角和损耗因数来衡量其质量。

把导纳画在复平面上，如图2所示，损耗角的正切为：（3）图2 电容器介损示意图损耗因数定义为：（4）当损耗较小时，即较小时，有：（5）（二）介质损耗测试仪的工作原理如图3所示，微处理器控制下的标准信号提供了待测电容和标准电容的激励信号，进而得到了标准介质信号和待测介损信号，更换不同介损的电容器，可得到不同角度的信号。