BQS-37a介電常數測試儀適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、電纜料、薄膜復合制品、陶瓷和 玻璃等的相對介電系數（ε）與介質損耗角正切值（tgδ）的測試本電極主要用于頻率在工頻50Hz下測量試品的相對介電系數（ε）和介質損耗角正切值（tgδ

介電常數測量技術在民用，工業以及軍事等各個領域應用廣泛。本文主要對介電常數測

量的常用方法進
 

行了綜合論述。首先對國家標準進行了對比總結；然后分別論述了幾種常用測量方法的

基本原理、適用范圍、
 

優缺點及發展近況；后對幾種測量方法進行了對比總結，得出結論。

介電常數是物體的重要物理性質，對介電常數的研究有重要的理論和應用意義。電氣工

程中的電介質問題、電磁兼容問題、生物醫學、微波、電子技術食品加工和地質勘探

中，無一不利用到物質的電磁特性，對介電常數的測量提出了要求。目前對介電常數測

量方法的應用可以說是遍及民用、工業、國防的各個領域

在食品加工行業當中，儲藏、加工、滅菌、分級及質檢等方面都廣泛采用了介電常數的

測量技術。例如，通過測量介電常數的大小，新鮮果蔬品質、含水率、發酵和干燥過程

中的一些指標都得到間接體現，此外，根據食品的介電常數、含水率確定殺菌時間和功

率密度等工藝參數也是重要的應用之一[1]。在路基壓實質量檢測和評價中，如果利用常

規的方法，盡管測量結果比較準確，但工作量大、周期長、速度慢且對路面造成破壞。

由于土體的含水量、溫度及密度都會對其介電特性產生不同程度的影響，因此可以采用

雷達對整個區域進行測試以反算出介電常數的數值，通過分析介電性得到路基的密度及

壓實度等參數，達到快速測量路基的密度及壓實度的目的[2]。此外，復介電常數測量技

術還在水土污染的監測中得到了應用[3]。并且還可通過對巖石介電常數的測量對地震進

行預報[4]。上面說的是介電常數測量在民用方面的部分應用，其在工業上也有重要的應

用。典型的例子有低介電常數材料在超大規模集成電路工藝中的應用以及高介電常數材

料在半導體儲存器件中的應用。在集成電路工藝中，隨著晶體管密度的不斷增加和線寬

的不斷減小，互聯中電容和電阻的寄生效應不斷增大，傳統的絕緣材料二氧化硅被低介

電常數材料所代替是必然的。目前Applied Materials 的BlackDiamond 作為低介電常數材

料，已經應用于集成電路的商業化生產[5]。在半導體儲存器件中，利用高介電常數材料

能夠解決半導體器件尺寸縮小而導致的柵氧層厚度極限的問題，同時具備特殊的物理特

性，可以實現具有特殊性能的新器件[6]。在軍事方面，介電常數測量技術也廣泛應用于

雷達和各種特
 

殊材料的制造與檢測當中。對介電常數測量技術的應用可以說是不勝枚舉。介電常數的

測量技術已經廣泛應用于民用、工業和國防各個領域，并且有發展的空間和必要性。我

們對測量介電常數的方法進行總結，能更清晰的認識測量方法的現狀，為某些應用提供

一種可能適合的方法，是有一定理論和工程應用意義的。

.介電常數測量方法綜述介電常數的測量按材質分類可以分為對固體、液體、氣體以及粉

末(顆粒)的測量[7]。固體電介質在測量時應用為廣泛，通常可以分為對固定形狀大小的

固體和對形狀不確定的固體的測量。相對于固體，液體和氣體的測試方法較少。對于液

體，可以采用波導反射法測量其介電常數，誤差在5%左右[8]。此外國家標準中給出了在

90℃、工頻條件下測量液體損耗角正切及介電常數的方法[9]。對于氣體，具體測試方法

少且精度都不十分高。文獻[10]中給出一種測量方法，以測量共振頻率為基礎，在LC 串

聯諧振電路中產生震蕩，利用數字頻率計測量諧振頻率，不斷改變壓強和記錄當前壓強

下諧振頻率，后用作圖或者一元線性回歸法處理數據，得到電容變化率進而計算出相

對介電常數。

   BQS-37a介電常數測試儀是本公司推出的新一代高壓電橋，主要用于測

量工業絕緣材料的介質損耗(tgδ)及介電常數（ε）。符合GB1409及GB5654,其采用

了西林電橋的經典線路，內附0-2500的數顯高壓電源及100PF標準電容器，并可按

用戶要求擴裝外接標準電容線路

• 技術指標

2-1測量范圍及誤差

本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30%-80%條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）時

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）時

BQS-37a介電常數測試儀采用典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，

與R4橋臂并聯，測量數值為正損耗因數。結構采用了雙層屏蔽。并通過輔橋的輔

助平衡，消除寄生參數對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內層屏

蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過

放大后，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時，A,B,S三

點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自

動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態，用

戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數據。同時也有效的抑制了電壓

波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分

辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

計算公式

Cx=R4×  Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]

當R4=10K/π

tgδ=C4     

當R4=1K/π

tgδ=0.1C4  

我們采取相對固定R4電阻，分別調節R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

 公式說明

.頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f^’·tgδ / f

式中：f    為額定工作頻率（f=50Hz）

f’   為實際工作頻率

tgδ  電橋測得損耗值

tgδ  為被測試品介質損耗角正切的實際值

裝置成套性

1．BQS-37介電常數測試儀                           一臺 

2.  試驗電極                                       一臺

3．使用說明書                                     一份

4．電源線                                         二根

5．測試線                                         三根