BQS-37a介电常数测试仪

BQS-37a介电常数测试仪适用于固体电工绝缘材料如绝缘漆、树脂和胶、浸渍纤制品、层压制品、云母及其制品、塑料、电缆料、薄膜复合制品、陶瓷和 玻璃等的相对介电系数（ε）与介质损耗角正切值（tgδ）的测试本电极主要用于频率在工频50Hz下测量试品的相对介电系数（ε）和介质损耗角正切值（tgδ

介电常数测量技术在民用，工业以及军事等各个领域应用广泛。本文主要对介电常数测

量的常用方法进
 

行了综合论述。首先对国家标准进行了对比总结；然后分别论述了几种常用测量方法的

基本原理、适用范围、
 

优缺点及发展近况；后对几种测量方法进行了对比总结，得出结论。

介电常数是物体的重要物理性质，对介电常数的研究有重要的理论和应用意义。电气工

程中的电介质问题、电磁兼容问题、生物医学、微波、电子技术食品加工和地质勘探

中，无一不利用到物质的电磁特性，对介电常数的测量提出了要求。目前对介电常数测

量方法的应用可以说是遍及民用、工业、国防的各个领域

在食品加工行业当中，储藏、加工、灭菌、分级及质检等方面都广泛采用了介电常数的

测量技术。例如，通过测量介电常数的大小，新鲜果蔬品质、含水率、发酵和干燥过程

中的一些指标都得到间接体现，此外，根据食品的介电常数、含水率确定杀菌时间和功

率密度等工艺参数也是重要的应用之一[1]。在路基压实质量检测和评价中，如果利用常

规的方法，尽管测量结果比较准确，但工作量大、周期长、速度慢且对路面造成破坏。

由于土体的含水量、温度及密度都会对其介电特性产生不同程度的影响，因此可以采用

雷达对整个区域进行测试以反算出介电常数的数值，通过分析介电性得到路基的密度及

压实度等参数，达到快速测量路基的密度及压实度的目的[2]。此外，复介电常数测量技

术还在水土污染的监测中得到了应用[3]。并且还可通过对岩石介电常数的测量对地震进

行预报[4]。上面说的是介电常数测量在民用方面的部分应用，其在工业上也有重要的应

用。典型的例子有低介电常数材料在超大规模集成电路工艺中的应用以及高介电常数材

料在半导体储存器件中的应用。在集成电路工艺中，随着晶体管密度的不断增加和线宽

的不断减小，互联中电容和电阻的寄生效应不断增大，传统的绝缘材料二氧化硅被低介

电常数材料所代替是必然的。目前Applied Materials 的BlackDiamond 作为低介电常数材

料，已经应用于集成电路的商业化生产[5]。在半导体储存器件中，利用高介电常数材料

能够解决半导体器件尺寸缩小而导致的栅氧层厚度极限的问题，同时具备特殊的物理特

性，可以实现具有特殊性能的新器件[6]。在军事方面，介电常数测量技术也广泛应用于

雷达和各种特
 

殊材料的制造与检测当中。对介电常数测量技术的应用可以说是不胜枚举。介电常数的

测量技术已经广泛应用于民用、工业和国防各个领域，并且有发展的空间和必要性。我

们对测量介电常数的方法进行总结，能更清晰的认识测量方法的现状，为某些应用提供

一种可能适合的方法，是有一定理论和工程应用意义的。

.介电常数测量方法综述介电常数的测量按材质分类可以分为对固体、液体、气体以及粉

末(颗粒)的测量[7]。固体电介质在测量时应用为广泛，通常可以分为对固定形状大小的

固体和对形状不确定的固体的测量。相对于固体，液体和气体的测试方法较少。对于液

体，可以采用波导反射法测量其介电常数，误差在5%左右[8]。此外国家标准中给出了在

90℃、工频条件下测量液体损耗角正切及介电常数的方法[9]。对于气体，具体测试方法

少且精度都不十分高。文献[10]中给出一种测量方法，以测量共振频率为基础，在LC 串

联谐振电路中产生震荡，利用数字频率计测量谐振频率，不断改变压强和记录当前压强

下谐振频率，后用作图或者一元线性回归法处理数据，得到电容变化率进而计算出相

对介电常数。

   BQS-37a介电常数测试仪是本公司推出的新一代高压电桥，主要用于测

量工业绝缘材料的介质损耗(tgδ)及介电常数（ε）。符合GB1409及GB5654,其采用

了西林电桥的经典线路，内附0-2500的数显高压电源及100PF标准电容器，并可按

用户要求扩装外接标准电容线路

• 技术指标

2-1测量范围及误差

本电桥的环境温度为20±5℃，相对湿度为30%-80%条件下，应满足下列表中的技术指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）时

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）时

BQS-37a介电常数测试仪采用典型的西林电桥线路。C4桥臂在基本量程时，

与R4桥臂并联，测量数值为正损耗因数。结构采用了双层屏蔽。并通过辅桥的辅

助平衡，消除寄生参数对电桥平衡的影响。辅桥由电位自动电位跟踪器与内层屏

蔽（S）组成。自动跟踪器由电子元器件组成。它在桥顶B处取一输入电压，通过

放大后，在内屏蔽（S）产生一个与B电位相等的电压。当电桥在平衡时，A,B,S三

点电位必然相等，从而达到自动跟踪的目的。本电桥在平衡过程中，辅桥采用自

动电位跟踪，在主桥平衡过程的同时，辅桥也自动跟踪始终处于平衡的状态，用

户只要对主桥平衡进行操作就能得到可靠的所需数据。同时也有效的抑制了电压

波动对平衡所带来的影响。在指零部分，采用了指针式电表指示，视觉直观，分

辨清楚，克服了以往振动式检流计的缺点。

计算公式

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

tgδ=ω·R4·C4     R4[Ω]  C4[F]

当R4=10K/π

tgδ=C4     

当R4=1K/π

tgδ=0.1C4  

我们采取相对固定R4电阻，分别调节R3和C4使桥跟平衡，从而测得试品的电容值Cx和介质损耗tg。本电桥为了直读出损耗值，取电阻R4的阻值为角频率（f=50Hz）若干倍。

 公式说明

.频率对介质损耗正公式：

本电桥额定的工作频率f=50Hz，在实际工作频率偏离额定频率时可用修正式进行修正：

tg=f^’·tgδ / f

式中：f    为额定工作频率（f=50Hz）

f’   为实际工作频率

tgδ  电桥测得损耗值

tgδ  为被测试品介质损耗角正切的实际值

装置成套性

1．BQS-37介电常数测试仪                           一台 

2.  试验电极                                       一台

3．使用说明书                                     一份

4．电源线                                         二根

5．测试线                                         三根