1.介電常數測量方法的分類

1.1 按材料屬性分類

根據待測樣品的材料屬性不同，介電常數的測量方法可分為對固體、液體、氣體以及粉末( 顆粒) 的測量。固體介電常數的測量方法最多，且已廣泛應用在各個領域，目前已有不少國家標準的固體介電常數測量方法推行。它測量的頻率覆蓋范圍為50MHZ 以下和100MHz 到30GHz。相較固體的測量，液體和氣體的測試方法較少。對于液體，出行的國家標準較少，常用的測量方法有諧振腔法、同軸探頭法、帶狀電容法和波導反射法進行測量。對于氣體，具體測試方法少且精度低，還處在研究發展階段，目前有通過LC 串

聯諧振電路測得電容變化率進而得到介電常數，但精度都不高。

1.2 按激勵信號分類

按激勵信號的不同，介電常數的測量方法可以分為頻域法、時域法和色散傅立葉變換波譜法，它們的激勵信號分別為周期函數的正弦波、階躍函數的脈沖波和白噪聲源。這三種測量方法的測量頻率范圍存在明顯的差異性，在射頻和微波段只能用頻域法和時域法，其中由于頻域法測量精度更高使用更加廣泛，而傅立葉變化波譜法只適用于遠紅外亞毫米波段。

1.3 按測試原理分類

根據測試原理的不同，大致可分為諧振腔法和網絡參數法。諧振腔采用微擾原理，通過待測介質放入腔體前后的諧振頻率f 和品質因數Q 的變化，根據一定算法來計算介質的復介電常數。它主要分為高Q 值法和微擾法，適用于低損耗介質，主要優點在于樣品的加載量較大，尺寸較小，是目前具有測試精度最高的測試方法，但其只能用于點頻和窄頻測量，且操作分析比較復雜。諧振腔法無法檢測損耗較大的巖石沙子一類固體混合物，且需對樣品加工成片狀等。由于樣本形狀的差異性，目前存在許多類型的諧振腔，常用的有矩形諧振腔、圓柱諧振腔和環形諧振腔。

2 介電常數常用測量方法

一般來說，目前測量介電常數的常用方法主要包括波導法、諧振腔法、自由空間法和神經網絡法。下面簡要介紹這四種方法的原理、特點和發展現狀等。

2.1 波導法

波導法基于經典的NRW 傳輸/ 反射法原理進行測量，通過矢量網絡分析儀（VNA）測得S 常數，根據一定算法計算求解出單次的傳輸系數與單次反射系數，并依此求解出待測樣品的介電常數與磁導率。算法求解不涉及超越方程，容易計算推導，但由于傳輸系數的相位模糊性會產生多值解和厚度諧振問題，故需要選擇合適的樣品厚度，一般厚度取1/4 的波導波長[14]。波導法常用于3GHz 以上的高頻段測量，測量精度較高，適用于薄片材料測量，但對介質損耗、樣本尺寸、表明平整等要求較高，且裝置結構比較復雜，需SOLT 校準。

2.2 諧振腔法

諧振腔法的測試原理是通過放置待測介質之前和之后，諧振腔的諧振頻率f 與品質因數Q 發生的差異，反推出待測介質的介電常數和磁導率。根據填充程度的不同可分為微擾法、部分填充法和全部填充法。微擾法的測量簡單易行，適用于較小尺寸、較低介電常數值和低損耗材料如液體、粉末等的測量，測試精度高。部分填充法一般用于矯正，難以進行精確計算。諧振法的具體方法有很多，如矩形腔法、諧振腔微擾法、微帶線諧振器法、帶狀線諧振器法、介質諧振器法、高Q 值法等，并且不斷有新的方法出現和改善。LDJD系列介電常數儀即采用高Q值諧振法。

2.3 自由空間法

自由空間法屬于微波法，測試原理參考傳輸線理論，通過發射天線輻射出電磁波，在自由空間傳播并到達待測介質時，利用電磁波傳輸原理，一部分電磁波在到達待測介質表面時會透射與反射，利用以接收天線為主的接收系統并配合矢量網絡分析測得傳輸和反射系數，并代入后續的算法處理反演推導出待測介質的電磁參數。該方法具有非接觸特性和非損壞性，適合高溫測試，測量頻帶范圍寬，最高頻率可以達到100GHz，，適用于超高頻率的毫米波測量，不受待測樣品狀態限制，主要測量液體薄膜等。但系統設計復雜，樣品尺寸大，需對樣品進行切片等處理，只適用于高于3 GHz 的高頻情況。

2.4 神經網絡法

隨著計算機技術發展和大數據網絡的應用，出現了通過神經網絡測量介電常數的方法。其原理是利用大量已知介電常數介質的微波夾具的S 參數對神經網絡進行訓練后，利用訓練好的神經網絡對未知介質的介電常數進行分析測量。神經網絡法的核心是基于微波夾具的S 參數進行數據的訓練。相對于傳統的介電常數測量方法，神經網絡法結合了微波法和大數據分析法，簡化了測試難度，靈活性高，可以有效避免求解過程中的多值問題、S 參數校準問題，適應性較廣。但由于不是嚴格的解析解，測試精度還需提高。總體來講，基于神經網絡法測量介電常數在工程應用中具有很大發展空間。

LDJD系列介電常數儀簡介

LDJD系列高頻介電常數及介質損耗測試儀能在較高的測試頻率條件下，測量高頻電感或諧振回路的Q值，電感器的電感量和分布電容量，電容器的電容量和損耗角正切值，電工材料的高頻介質損耗，高頻回路有效并聯及串聯電阻，傳輸線的特性阻抗等。

LDJD系列高頻介電常數及介質損耗測試儀適用于塑料、橡膠、陶瓷等電氣絕緣材料、高分子復合材料以及漆膜、光學膠OCA等材料的介電常數和介質損耗的測試。搭配液體電極，可測試果汁、植物萃取劑等有機材料或溶劑的介電常數和介質損耗。

常見測試材料：

絕緣導熱硅膠、石英晶玻璃、陶瓷片、薄膜、OCA光學膠、環氧樹脂材料、塑料材料、FR4 PCB板材、 PA尼龍/滌綸、PE聚乙烯、PTFE聚四氟乙烯、PS聚苯乙烯、PC聚碳酸酯、PVC聚氯乙烯、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯等。

常用測試標準：

GB/T 1409-2006 《測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內)下電容率和介質損耗因數的推薦方法》（等效IEC 60250：1969）

GB/T 1693-2007 《硫化橡膠 介電常數和介質損耗角正切值的測定方法》

ASTM D150 《Standard Test Methods for AC Loss Characteristics and Permittivity (Dielectric Constant) of Solid Electrical Insulation》