薄板型介质材料复介电常数的无损测量

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微带线法测量微波材料的复介电常数

测试与测量微带线袪测量微波材料的复介电常数Measurement of Complex Dielectric Constants of Microwave Materials by Microstrip Line Method北京工业大学王佩佩廖丽唐章宏王群摘要电磁波传输介质的电磁参数的准确测量，对材料的实际应用十分重要。

研究微波材料介电常数的微带线测量方法，通过正演和反演过程的求解分析，对不同介电常数的材料进行了实际计算，同时还对测试误差进行了简要分析。

结果表明，微带线测试微波材料的复介电常数方法可行，测量过程较为简单，测量结果准确。

关键词介电常数；微带线；误差分析AbstractAccurate measurement of electromagnetic parameters of eleetromag n etic wave transmission medium is very imports n t for practical application of materials. In this paper, the method of measuring dielectric constant of microwave materials by inicrostrip line is studied, through the analysis of forward and inversion process, actual calculation of materials with different dielectricconstants, and the test error is briefly analyzed. Meanwhile, the test errors and the attention matters in actual testing processes are analyzed.Keywordsdielec tric constants; inicrostrip —line; error analysis引言随着科学技术的发展，微波介质材料广泛应用于航空航天、国防军工、微波通信、电子技术、新材料等众多领域中.例如.选频滤波器、智能吸波结构、可调雷达天线、飞行器隐身技术、智能吸波结构、大功率天线罩等。

X波段低损耗材料复介电常数自动测量系统

维普资讯
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测试分析・
Ｘ波段低损耗材料复介电常数自动测量系统
李巍韦高杨金孝
７０７）１０２２４０）６０１（西北工业大学电子信息学院，１西安（山东航天电子技术研究所，台２烟
的方法来抑制干扰模式。用此系统对几种低损耗材料进行测量，结果令人满意。
关键词圆柱谐振腔，电常数，介损耗ｏｔｙｔｍｏｏｌｘＰｒｔｉｉｅｓｒｍｅｔｔｍａｉＳｓｅｆｒＣｍｐｅｅｍｉｖｔＭａｕｅｎｃｔｙｏｏＬｓｔｒａｓａＢｎｆＬｗ— ｏｓＭａｅｉｌｔＸａｄ
ｔｅｍａｅａｓｂｉｇｔｓｅ．Ｉｒｅｏｉｒｖｈｅｐｅｉｉｎｏｈｙｔｍ，ｔｅｃｌｎｒｃｌｃｖｔｆｆｘｄｌｎｔｓｈｔｒｌｅｎｅｔｄｎｏｄｒｔｍｐｏｅｔｒｃｓｏｆｔｅｓｓｅｉｈｙｉｄａａｉｏｅｅｇｈｉｉｙｉｍｅｓｒｄｗｉｈｓｅｉｇｆｅｕｎｙｍｅｈｄ；ｉｒｅｏａｏｄｄｓｕｂｉｇｍｏｅ，ｔｅｃｌｎｒｃｌｃｖｔｉｎｐｒｄａｕｅｔｗｅｐｎｑｅｃｔｏｒｎｏｄｒｔｖｉｉｔｒｎｄｓｈｙｉｄａａｉｓｉｓｉｅｉｙｗｉｈｓｇａｓｏｅｅｓｈａｅｎｓｍａｔｏｏｃｅｎｔｅｉｓｄｕｆｃｔｉｎｌｆｒｖｒｅｐｓｓａｄｉｄｅｗｉｓｍｅｎｔｈｓｏｈｎｉｅｓｒａｅ．Ｔｅｒｓｌｆｓｍｅｌｗ—ｏｓｈｈｅｕｔｏｏｏｌｓｓｍａｅａｓｔｓｅｎｅｈｉｙｔｍｒｕｔａｉｆｃｏｙｔｒｌｅｔｄｕｄｒｔｓｓｓｅａｅｑｉｅｓｔｓａｔｒ．ｉ

介电常数及其测量技术

介电常数及其测量技术
介电常数是一种用于衡量介质材料抗电场能力的量，其值可用来反映材料在电子学、光学和电磁学上的性质。

介电常数也被称为介电系数或介电率，其中ε表示物质的介电常数，k为介
质的介电函数系数，n为介质的介电波速度。

介电常数的测量技术有多种，其中电磁学方法最为常见，主要包括电磁推拉法和法拉米电磁法。

差分推拉和相干推拉测量也是常用的电磁学方法。

除了上述常用方法外，还有一些特殊情况，如块体介质中弥散电磁字场法和介质中非弥散电磁字场法。

此外，介电常数还可以通过机械拉伸法、弹性波法、功能化吸收、激光复制、舍尔瓦等测量技术来实现。

电磁推拉法是目前应用最广泛的介电常数测量技术，其测量原理是利用一个孔板将一个高精度的永磁体分隔成两个独立的电磁单元，使用一个推拉法检测装置测量其中一个单元的电压变化，然后根据该变化量推导介电属性参数。

这种技术评估准确度高，但具有较复杂的检测模型，测量效率较低，且因其多变性影响测量结果，因此也需要提出一定的抵消技术，为此，目前提出的非电磁推拉法已具有良好的应用前景。

法拉米电磁法是另一种测量介电常数的技术，该方法使用可变磁场加热物体的一部分介质，以测量热阻的变化和被加热部分介质的温度变化，间接得出介质介电参数。

此外，还有一些其它非电磁学方法，如块体介质中弥散电磁字场法、介质中非弥散电磁字场法以及机械拉伸法、弹性波法、功能化吸收、激光复制、舍尔瓦等，可测量出介电常数。

一般而言，测量介电常数是一个数据密集型的过程，其结果受到介质的各种因素以及测量技术参数的影响。

因此，为了精确地测量介电常数，必须充分考虑实验条件的影响、控制实验中的改变以及记录实验数据，以便有效地排除不确定性，使测量结果准确有效。

特种设备无损检测人员(UT-Ⅱ级)考核大纲

特种设备无损检测人员（Ⅱ级）考核大纲（超声检测部分）第一章通用知识中的专业基础知识1 超声波探伤物理基础1.1 振动与波动1.1.1 振动⑴振动的一般概念（B）⑵谐振动（A）⑶阻尼振动（A）1.1.2 波动⑴机械波的产生与传波（C）⑵波长、频率和波速（B）1.1.3 次声波、声波和超声波⑴次声波、声波和超声波的区分（A）⑵超声波的应用（B）1.2 波的类型1.1.1 按质点的振动方向分类⑴纵波、横波及表面波（B）⑵板波（A）1.2.2 按波的形状分类平面波、柱面波和球面波（A）1.2.3 按振动的持续时间分类连续波和脉冲波（A）1.3 超声波的传波速度1.1.1 固体介质中的纵波、横波与表面波声速⑴无限大固体介质中的声速（A）⑵细长棒中的纵波声速（A）⑶声速与温度、应力及介质材质均匀性的关系（A）1.3.2 板波声速的一般知识（A）1.3.3 液体、气体介质中的声速⑴液体、气体介质中的声速公式（A）⑵液体介质中的声速与温度的关系（A）1.3.4 声速的测量⑴超声波探伤仪测量法（A）⑵测厚仪测量法（A）⑶示波器测量法（A）1.4 波的迭加、干涉、衍射和惠更斯原理1.4.1 波的迭加与干涉⑴波的迭加原理（A）⑵波的干涉（A）1.4.2 惠更斯原理和波的衍射⑴惠更斯原理（A）⑵波的衍射（绕射）（A）1.5 超声场的特征值1.5.1 声压、声阻抗及声强的定义（B）1.5.2 声压、声阻抗及声强的一般表达式及各参数的物理意义（A）1.5.3 声压、声阻抗及声强的单位及变化规律（A）1.6 分贝与奈培1.6.1 分贝与奈培的概念⑴分贝的定义及相互换算（B）⑵分贝与奈培的公式、计算及应用（A）1.7 超声超垂直入射到界面时的反射和透射1.7.1 单一平界面的反射率与透射率⑴声压反射率与声压透射率的定义及应用（B）⑵声强反射率与声强透射率的定义及应用（B）⑶声阻抗的定义及应用（B）1.7.2 薄层界面的反射率与透射率⑴均匀介质中的异质薄层（Z1＝Z2≠Z3）①影响声压反射率、声压透射率有关因素（B）②声压反射率与波长、薄层厚度的关系（B）③反射和透射的特征（A）⑵薄层两侧介质不同的双界面（Z1≠Z2≠Z3）声压往复透过率与薄层厚度的关系（B）1.7.3 声压往复透过率⑴声压往复透过率的定义、计算公式及计算（B）⑵声压往复透过率与声阻抗、入射方向的关系和变化规律（A）⑶声压往复透过率与检测灵敏度的关系（B）1.8 超声超倾斜入射到界面时的反射和折射1.8.1 波型转换与反射、折射定律⑴纵波斜入射①反射、折射定律及第一、二、临界角的定义、计算和应用（C）②产生波型转换的条件（B）⑵横波入射反射、折射定律及第三临界角的定义、计算和应用（C）1.8.2 声压反射率⑴纵波倾斜入射到钢/空气界面的反射①影响声压反射率、透过率的基本因素（A）②常见界面的声压反射率、透过率图及某些特征的应用（A）⑵横波倾斜入射到钢/空气界面的反射①影响声压反射率、透过率的基本因素（A）②常见界面的声压反射率、透过率图及某些特征的应用（A）1.8.3 声压往复透过率⑴声压往复透过率定义（B）⑵水/钢界面声压往复透过率（A）⑶有机玻璃/钢界面声压往复透过率（A）1.8.4 端角反射⑴端角反射定义及特征（B）⑵端角反射率及应用（C）1.9 超声波的聚焦与发散1.9.1 声压距离公式及各参数的物理意义（B）1.9.2 球面波在平界面上的反射与折射⑴在单一平界面上的反射（B）⑵在双界面的反射（A）⑶在单一平界面上的折射（A）1.9.3 平面波在曲界面上的反射与折射⑴在曲界面上的反射、透射、聚焦、发散的产生条件、特征和应用（B）⑵影响聚焦、发散的主要因素（A）⑶声透镜的应用及原理（B）1.9.4 球面波在曲界面上的反射与折射⑴球面波在曲界面上的反射①球面波在球面上的反射波及应用（B）②球面波在柱面上的反射波及应用（B）⑵球面波在曲界面上的折射现象及应用（A）1.10 超声波的衰减1.10.1 衰减的原因⑴扩散衰减（A）⑵散射衰减（A）⑶吸收衰减（A）1.10.2 衰减方程与衰减系数⑴衰减方程（A）⑵衰减系数（A）1.10.3 衰减系数的测定⑴薄板工件衰减系数的测定、计算及应用（B）⑵厚板或粗圆柱衰减系数的测定、计算及应用（B）2 超声波发射声场与规则反射体的回波声压2.1 纵波发射声场2.1.1 圆盘波源辐射的纵波声场⑴波源轴线上声压分布①波源轴线上的任意一点声压公式及应用（B）②近场区定义、其声压分布特征及应用（B）③远场区定义、其声压分布特征及应用（C）⑵波束指向性和半扩散角①定义、计算公式及各参数的物理意义（B）②波束指向性和半扩散角的影响因素（A）③波束指向性和半扩散角对检测灵敏度的影响及应用（C）⑶波束未扩散区和扩散区①定义、计算公式及各参数的物理意义（B）②波束未扩散区和扩散区的影响因素及应用（A）2.1.2 矩形波源辐射的纵波声场⑴定义、计算公式及计算、各参数的物理意义（C）⑵近场区声压分布特征及应用（B）⑶远场区声压分布特征及应用（B）⑷矩形波源辐射的纵波声场与圆盘波源辐射的纵波声场差异（A）2.1.3 近场区在两种介质中的分布⑴近场区在两种介质中的计算及应用（B）2.1.4 实际声场与理想声场的比较⑴实际声场与理想声场的定义（B）⑵近场区内的实际声场与理想声场的区别及原因（A）⑶实际声场与理想声场在远场区轴线上声压分布情况（B）2.2 横波发射声场2.2.1 假想横波波源⑴横波探头辐射声场的组成（A）⑵横波探头辐射的实际波源与假想横波波源的区别及相互关系（B）2.2.2 横波声场的结构⑴波束轴线上（当X≥3N时）的声压计算公式、计算及应用（B）⑵近场区长度计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（B）⑶半扩散角①横波声束半扩散角与纵波声束半扩散角的区别（A）②横波声束半扩散角的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（B）2.2.3 聚焦声源发射声场⑴聚焦声场的形成（A）⑵聚焦声场的特点和应用（A）2.2.4 规则反射体的回波声压⑴平底孔回波声压（当X≥3N时）①平底孔回波声压的特征，声压与孔径、孔距之间的关系（C）②平底孔回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）⑵长横孔回波声压（当X≥3N时）①长横孔回波声压的特征，声压与孔径、孔距之间的关系（C）②长横孔回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）⑶短横孔回波声压（当X≥3N时）①短横孔回波声压的特征，声压与孔径、孔长、孔距之间的关系（C）②短横孔回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）⑷球孔回波声压（当X≥3N时）①球孔回波声压的特征，声压与孔径、孔距之间的关系（C）②球孔回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）⑸大平底面回波声压（当X≥3N时）①大平底面回波声压的特征，声压与距离之间的关系（C）②大平底面回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）⑹圆柱曲底面回波声压（当X≥3N时）①实心圆柱体Ⅰ实心圆柱体底面回波声压的特征，声压与距离之间的关系（C）Ⅱ实心圆柱体底面回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）②空实心圆柱体Ⅰ空实心圆柱体底面回波声压的特征，声压与距离之间的关系（C）Ⅱ空实心圆柱体底面回波声压的计算公式、各参数的物理意义、计算及应用（C）2.2.5 A VG曲线⑴纵波平底孔A VG曲线（当X≥3N时）①通用A VG曲线的制作、计算及应用（B）②实用A VG曲线的制作、计算及应用（B）⑵横波平底孔A VG曲线（当X≥3N时）①通用A VG曲线的制作、计算及应用（B）②实用A VG曲线的制作、计算及应用（B）3 仪器、探头和试块3.1 超声波探伤仪3.1.1超声波探伤仪概述⑴仪器的作用（B）⑵仪器的分类①按超声波的连续性分类（A）②按缺陷显示方式分类（A）③按超声波的通道分类（A）3.1.2 A型脉冲反射式超声波探伤仪的一般工作原理⑴仪器电路方框图⑵仪器主要组成部分及其工作原理（B）3.1.3 仪器主要开关旋钮的作用及其调整⑴用于调节探伤仪功能的开关旋钮（工作方式选择旋钮、发散强度旋钮、衰减器、增益旋钮、抑制旋钮、深度范围及深度细调旋钮、延迟旋钮、聚焦旋钮、）（C）⑵用于调节探伤仪工作状态的开关旋钮（频率选择旋钮、水平旋钮、垂直旋钮、深度补偿开关、辉度旋钮、重复频率旋钮、显示选择开关）（C）3.1.4 仪器的维护⑴仪器的维护的目的（B）⑵仪器的维护的内容和要求（B）3.1.5 数字式超声波探伤仪⑴数字式超声波探伤仪的特点（A）⑵数字式超声波探伤仪3.2 超声波测厚仪3.2.1 超声波测厚仪分类、主要组成部分及工作原理（B）3.2.2 超声波测厚仪的调整、测试、维护和应用（C）3.3 超声波探头3.3.1 工作原理（压电效应）⑴压电效应定义及产生机理（B）⑵影响压电效应的几个主要因素（压电材料性能主要参数）①压电应变常数d33定义、计算公式、公式各参数的物理意义及应用（B）②压电电压常数G33定义、计算公式、公式各参数的物理意义及应用（B）③介电常数ε定义、计算公式、公式各参数的物理意义及应用（B）④机电耦合系数K定义、计算公式及应用（B）⑤机械品质因子θm定义、计算公式、公式各参数的物理意义及应用（B）⑥频率常数N定义、计算公式、公式各参数的物理意义及应用（B）⑦居里温度T定义及应用（B）3.3.2 探头的种类和结构⑴分类方法（按波型分、按耦合方式分、按波束分、按晶片数量分）（B）⑵探头的基本结构（直探头、斜探头、表面波探头、双晶探头、聚焦探头、可变角探头、高温探头）（B）3.3.3 探头型号（探头型号的组成内容）（B）3.4 试块3.4.1 试块的作用（B）3.4.2 试块的分类（B）3.4.3 试块的要求和维护（B）3.4.4 国内常用试块简介及应用（C）3.4.5 国外常用试块简介及应用（A）3.5 仪器和探头的性能及其测试3.5.1 仪器性能（垂直线性、水平线性、动态范围、衰减器精度）及其测试（B）3.5.2 探头的性能（入射点、K值和折射角βS、主声束偏离与双峰、声束特性）及其测试（B）3.5.3 仪器和探头的综合性能（灵敏度、盲区及始脉冲宽度、分辨力、信噪比）及其测试（B）4 超声波探伤方法和通用探伤技术4.1 超声波探伤方法概述4.1.1 超声波探伤方法的分类⑴按原理分（脉冲反射法、穿透法、共振法）（A）⑵按波型分（纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法）（A）⑶按探头数目分（单探头法、双探头法、多探头法）（A）⑷按探头接触方式分（直接接触法、液浸法）（A）4.1.2 超声波探伤方法的应用（B）4.2 仪器和探头的选择4.2.1 仪器的选择（选择依据和选择原则）（B）4.2.2 探头（型式、频率、晶片尺寸、K值）的选择（选择的依据、原则、目的和要求）（B）4.3 耦合与补偿4.3.1 耦合剂（作用、要求、种类及应用）（B）4.3.2 影响声耦合的主要因素（耦合层厚度、耦合剂声阻抗、工件表面粗糙度、工件表面形状）（B）4.3.3 表面耦合损耗的测定和补偿（B）4.4 探伤仪的调节4.4.1 扫描速度的调节⑴纵波扫描速度的调节（试块、方法和要求）（C）⑵表面波扫描速度的调节（试块、方法和要求）（B）⑶横波扫描速度的调节（试块、方法和要求）（C）4.4.2 探伤灵敏度的调节⑴探伤灵敏度的定义、调节目的和要求（B）⑵调节方法（试块调整法、工件底波调整法）及应用（C）4.5 缺陷位置的测定4.5.1 纵波（直探头）探伤时缺陷定位（方法、计算公式）及应用（C）4.5.2 表面波探伤时缺陷定位（方法、计算公式）及其应用（C）4.5.3 横波探伤时缺陷定位（方法、计算公式）及其应用（C）4.5.4 横波周向探测圆柱曲面时缺陷定位及其应用⑴外圆周向探测时缺陷定位（方法、计算公式）及其应用（B）⑵内壁周向探测时缺陷定位（方法、计算公式）及其应用（B）⑶外圆周向探测时最大探测壁厚的计算与应用（A）⑷外圆周向探测时声程修正系数μ和跨距修正系数m计算和应用（A）4.6 缺陷大小的测定4.6.1 当量法⑴当量试块比较法（方法、要求与应用）（C）⑵当量计算法（当X≥3N时）：应用原理、计算方法与应用（C）⑶当量A VG曲线法（应用原理、计算方法与应用）（B）4.6.2 测长法⑴相对灵敏度测长法（应用原则、方法与要求）（B）⑵绝对灵敏度测长法（应用原则、方法与要求）（B）⑶端点峰值法（应用原则、方法与要求）（B）4.6.3 底波高度法（应用原则、方法与要求）（B）4.7 缺陷自身高度的测定4.7.1 表面波波高法（A）4.7.2 表面波时延法（A）4.7.3 端部回波峰值法（A）4.7.4 横波端角反射法（A）4.7.5 横波串列式双探头法（A）4.7.6 相对灵敏度法（10d B法）（A）4.7.7 散射波法（衍射法）（A）4.8 影响缺陷定位、定量的主要因素4.8.1 影响缺陷定位的主要因素⑴仪器的影响（仪器水平线性及水平刻度的精度）（B）⑵探头的影响（声束偏离、指向性、双峰、斜楔磨损）（B）⑶工件的影响（表面粗糙度、材质、表面形状、边界、工件温度及缺陷情况）（B）⑷操作人员的影响（扫描速度比例调整、入射点及K值调整、定位方法不当）（B）4.8.2 影响缺陷定量的主要因素⑴仪器及探头性能的影响（频率、衰减器及垂直线性、探头形式和晶片尺寸、K值）（B）⑵耦合与衰减的影响①耦合的影响因素：耦合剂声阻抗及耦合层厚度、探头施加压力、工件表面耦合状态等影响因素（B）②衰减的影响因素：介质晶粒度，工件尺寸（B）⑶工件几何形状和尺寸的影响因素：工件底面形状、粗糙度及与探测面的平行度，工件尺寸的大小及其侧壁附近的缺陷情况（B）⑷缺陷的影响因素：缺陷性质、形状及其表面粗糙度、位置及其与超声波入射方位，缺陷回波的指向性（B）4.9 缺陷性质分析4.9.1 根据加工（焊接、铸造和锻造等）工艺分析缺陷性质（B）4.9.2 根据缺陷特征（平面形、点状或密集形）分析缺陷性质（B）4.9.3 根据缺陷波形（静态波形、动态波形）分析缺陷性质（B）4.9.4 根据底波（底波消失、缺陷波与底波共存、底波明显下降而缺陷波互相彼连高低不等、底波和缺陷波都很低）分析缺陷性质（B）4.10 非缺陷回波的判别4.10.1 “迟到波”定义、形成原理、特征、识别方法及应用（B）4.10.2 “61。

毫米波椭偏法测量介质的复介电常数

２．ＳｃｏｌｏｎｏｍａｉｎＥｎｉｅｎｈｏｆＩｒｔｏｇｎｅｒｇ，ＳｎｈａａｔｍｅＵｎｉｅｓｔＳｎｇａ０１５，ＣｈｎｆｉｈａｇｉＭｒｉｉｖｒｉｙ，ｈａｈｉ２０３ｉａ；
３ｎｔｕｅｏｌｃｏｉＰｙｉｓＳａｇａＵｉｒｉ，ｈｎｈｉ０８０，ｈｎ）．Ｉｓｔｔｆｅｔｎｃｈｓ，ｈｎｈｉｎｖｓｙＳａｇａ２１０ＣｉｉＥｒｃｅｔａ
Ａｂｔａｔｈｌｃｒｍａｎｔｅｕｎｙｂｎｆｅｌｓｍｅｒｓｅｔｎｅｏｉｂｅｌｈｎｎｒｒｄｓｒｃ：Ｔｅｅｅｔｏｇｅｉｆｑｅｃａｄｏｌｐｏｔｉｘｅｄｄｆｍｖｓｌｉｔａｄｉｆｅｃｒｉｙｒｉｇａ
中图分类号：Ｎ０５Ｔ１文献标志码：Ａ文章编号：１０ —８１２１）４０７－５０７２６（０００－３１０
ＥｌｐｓｍｅｒｏｅｓｅｅｆＣｏｐｅｒｉｔｖｔｆＭａｅｉｌｌｏｔｙｆｒＭａｕｒｍｎｔｏｍｌｘＰｅｍｔｉｉｙｏｔｒａｓｉｉｉｉｅｅ．ａｅＢａｎＭｌｍｔｒＷｖｎｄｌ
（．１上海大学通信与信息工程学院，上海２０７；．００２２上海海事大学信息工程学院，上海２０３；０１５
３上海大学电子物理研究所，海２１０）．上０８０

介电性能的测量原理

电介质击穿形式分类
①热击穿
不均匀介质中的电压分配
②电击穿
内电离表面放电和边缘击穿
③电化学击穿
介电性能的测量方法
依据所测量的基本原理可分为三大类
①电桥法
②谐振回路法
③阻抗矢量法
电桥法
测量范围：0.01HZ～150MHZ 测量原理：根据电桥平衡时两对边阻抗乘积相等，从而来确定被测电容器或介质材料试样的CX 和tanX。
2
s
u 2 I S ln D2 D1
管状试样
u2 L g v = r I v ln 2 r 1
u 2 r2 s IS g
电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等
相对介电常数（εｒ）测试
相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
场强度E之比ε= D/E ，其单位为F/m 。
介电常数小的电介质，其分子为非极性或弱极性结构，介电常数大的电介质，其分子为极性或强极性结构。
介电常数是表征电介质的最基本的参量，是衡量电介质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。
电介质电容、介电常数真空电容 C0=Q0/V=0s/d 电介质电容 C=Q/V=ros/d 相对介电常数 εr = C/C0
同时，介电损耗也是表示绝缘材料（如绝缘油料）质量的指标之一。介电损耗愈小，绝缘材料的质量愈好，绝缘性能也愈好。 tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C为介质电容；R为损耗电阻)。
tan是频率的函数，是电介质的自身属性，与试样的大小和形状无关。可以和介电常数同时测量，用介质损耗仪、电桥、Q表等测量。
平板试样
d r 0.144 10 Cx 2 D1

金属薄板的超声兰姆波无损检测

金属薄板的超声兰姆波无损检测一、本文概述随着现代工业的发展，金属薄板作为重要的结构材料，在航空、航天、船舶、汽车等领域得到了广泛应用。

然而，金属薄板在生产和使用过程中，往往会出现各种形式的缺陷，如裂纹、夹杂、未熔合等，这些缺陷会严重影响其使用性能和安全性。

因此，对金属薄板进行准确、快速的无损检测，成为了工业生产中不可或缺的一环。

超声兰姆波无损检测技术是一种新兴的无损检测方法，具有检测速度快、灵敏度高、穿透能力强等优点，特别适用于金属薄板的检测。

本文旨在介绍超声兰姆波无损检测技术在金属薄板中的应用原理、检测方法、信号处理及缺陷识别等方面的研究现状和发展趋势，为金属薄板的无损检测提供理论和技术支持。

本文将详细阐述超声兰姆波在金属薄板中的传播特性，包括兰姆波的激发、传播和接收原理，以及兰姆波与缺陷的相互作用机制。

介绍基于超声兰姆波的金属薄板无损检测方法，包括检测设备的选择、检测参数的设置、检测过程的优化等。

再次，探讨超声兰姆波信号的处理技术，包括信号处理的基本原理、信号处理算法的选择和优化等，以提高缺陷识别的准确性和可靠性。

总结超声兰姆波无损检测技术在金属薄板中的应用现状，展望其未来的发展趋势和应用前景。

通过本文的研究，旨在为金属薄板的超声兰姆波无损检测提供全面、系统的理论指导和技术支持，推动该技术在工业生产中的广泛应用和发展。

二、超声兰姆波无损检测基本原理超声兰姆波无损检测是一种先进的无损检测技术，它利用兰姆波在金属薄板中的传播特性来进行缺陷检测和评估。

兰姆波是一种在板状结构中传播的弹性波，其特性使得它能够在金属薄板内部形成复杂的传播模式，从而有效地检测出板内的各种缺陷。

在超声兰姆波无损检测中，高频超声波被激发并注入到待检测的金属薄板中。

这些超声波在板内传播时，会受到板内缺陷的影响，如裂纹、夹杂、未熔合等。

当超声波遇到这些缺陷时，会发生反射、散射或模式转换等现象，导致波形的变化。

通过分析这些波形变化，可以推断出缺陷的位置、大小和类型。

介电常数和介电损耗测量 2

介电常数和介电损耗测量一．背景介电特性是电介质材料极其重要的性质。

在实际应用中，电介质材料的介电系数和介质损耗是非常重要的参数。

例如，制造电容器的材料要求介电系数尽量大，而介质损耗尽量小。

相反地，制造仪表绝缘器件的材料则要求介电系数和介质损耗都尽量小。

而在某些特殊情况下，则要求材料的介质损耗较大。

所以，通过测定介电常数及介质损耗角正切(tg)，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据。

按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。

当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。

对不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。

在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电常数。

此外，由于介电常数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。

所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究，还可以推断绝缘材料的分子结构。

二．基本原理电子材料与元件的电学性能参数的测量是一项基本而重要的工作。

这些电学参数包括不同频率、不同温度下的电阻、电容、阻抗、介电常数、损耗角正切值等特性测量。

全面而准确地掌握这些特性，对分析、改进电子材料与元件的性能十分重要。

数字式LCR 测量仪（数字电桥）是随着数字测量技术发展而出现的新型智能化材料和元件参数测量仪器，具有使用简便、效率高、测量精度高等优点，在电子材料与元件特性参数测量和研究中获得了极其广泛的应用。

数字式LCR 测量仪以微处理器为核心、通过采集给定激励下被测样品和标准元件的电压、电流信号并按照—定的数学模型进行被测样品的参数计算。

数字式LCR 测量仪测量原理以阻抗参数的数字化测量为基础，典型测量方法为矢量电流—电压法。

测量电路原理如图1 所示，其中R s 为标准电阻值，Z x 为待测样品的阻抗。

图 1 测量电路原理图2 数字式LCR 测量仪原理框图阻抗参数的测量可首先转化为电压测量及电压分量的计算，最终可得到复阻抗的电阻参数和电抗参数，并可间接计算其他参数，如损耗参数、不同等效模式下的阻抗参数等。

复介电常数50hz

复介电常数50Hz1. 引言复介电常数是电学中的一个重要概念，用于描述材料对电场的响应能力。

在50Hz 频率下，复介电常数对于材料的特性以及在工程应用中的重要性都具有重要意义。

本文将详细介绍复介电常数在50Hz频率下的定义、计算方法以及其在实际应用中的一些典型例子。

2. 复介电常数的定义复介电常数是指材料对于外加交变电场的响应能力。

在50Hz频率下，复介电常数可以用复数形式表示，即ε=ε’ - jε’‘，其中ε’表示材料的实部，ε’’表示材料的虚部。

实部ε’反映了材料对外加交变电场的吸收能力和储存能力；虚部ε’’则反映了材料对外加交变电场产生相位差或者说延迟效应。

3. 复介电常数计算方法复介电常数可以通过实验测量得到，也可以通过理论计算获得。

以下是一些计算复介电常数的方法：3.1 平板法平板法是一种经典且简单有效的测量方法。

通过测量平行板电容器的电容值，可以得到材料的介电常数。

在50Hz频率下，可以通过测量电容值和空气中的电容值，计算得到复介电常数。

3.2 谐振法谐振法是一种利用谐振现象来测量复介电常数的方法。

通过调整外加交变电场频率使得材料达到共振状态，即电容和感抗相等，可以计算出复介电常数。

3.3 有限元法有限元法是一种基于数值模拟的计算方法，适用于复杂结构和非均匀材料。

通过将问题离散化为有限数量的单元，并利用求解Maxwell方程组来计算复介电常数。

4. 复介电常数的工程应用复介电常数在工程应用中具有广泛的应用价值。

以下是一些典型例子：4.1 电力系统中的绝缘材料选择在高压输配电系统中，绝缘材料对于保证系统运行安全具有重要作用。

复介电常数可以帮助选择适合的绝缘材料，以确保系统具备足够的绝缘性能。

4.2 通信设备中的介质选择在通信设备中，复介电常数可以用于选择合适的介质材料，以提高信号传输的效率和稳定性。

4.3 电容器的设计与优化复介电常数对于电容器的设计与优化也具有重要意义。

通过调整材料的复介电常数，可以实现更高的储能密度和更低的能量损耗。

介电常数常用测量方法综述

介电常数常用测量方法综述来源：互联网摘要：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；最后对几种测量方法进行了对比总结，得出结论。

关键词：介电常数；国家标准；常用方法1. 引言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。

传输反射法测量固体复介质材料介电常数

国内统一刊号CN31-1424／TB0　引言随着电子元器件向微型化、集成化、高频化方向发展，越来越多的介质材料需要用复介电常数、复磁导率、复损耗角正切等微波特性参数来表征其性能。

微波工程中最常用的介质材料有聚四氟乙烯、云母、玻璃、塑料以及各种金属氧化物，介质材料已被广泛运用在微波电路、介质基片、同轴线中的绝缘支撑结构、介质天线中。

介质材料在微波器件、隐身技术、电磁测量、遥感测量、医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用，并已成为国内高端计量机构研究的热点之一。

随着微波技术、隐身技术的发展，介质材料的复介电常数、复磁导率、复损耗角正切参数的准确与否，直接影响到微波器件性能和电磁参数分析的准确程度。

因此，近年来介质材料的介电谱和磁谱越来越受到业内关注。

介质材料在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中被明确列为“新一代信息功能材料及器件”优先主题以及被列入基础研究领域中重点研究的新材料结构、性能表征新原理。

随着5G 技术的应用，介质材料的复介电常数性能成为表征高频高速材料微波特性的重要参数之一。

1　国内外同类研究现状分析国内外研究机构在固体介质材料的复介电常数的测量方法有传输/反射法、谐振腔法、自由空间法、平行电极法、拱形法等。

其中，传输/反射传输/反射法测量固体复介质材料介电常数蔡青1　赵锐2　陈超婵1 / 1.上海市计量测试技术研究院；2.中电科仪器仪表有限公司摘　要　介绍/传输反射法测量固体介质材料复介电常数等关键技术难点，通过建立固体介质材料的介电谱和磁谱测量装置，开展复介电常数、复磁导率、复损耗角正切测量技术研究，在30 M Hz ~ 18 GHz 采用空气线同轴传输的方法、在18 ~ 50 GHz 采用三段波导传输的方法，实现了30 M Hz ~ 50 GHz 全频段固体介质材料电磁参数的测试能力，提出了复介电常数、复磁导率、复损耗角正切测量的数学模型，编制了材料测试软件，实现了同轴和波导的全频段测量。

五大常规无损检测技术的原理和特点

五大常规无损检测技术的原理和特点一、射线检测（RT）射线检测（RadiographicTesting），业内人士简称RT，是工业无损检测（NondestructiveTesting）的一个紧要专业门类。

射线检测紧要的应用是探测工件内部的宏观几何缺陷。

依照不同特征，可将射线检测分为多种不同的方法，例如：X射线层析照相（X—CT）、计算机射线照相技术（CR）、射线照相法，等等。

射线照相法，利用X射线管产生的X射线或放射性同位素产生的γ射线穿透工件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。

该方法是最基本、应用广泛的的一种射线检测方法，也是射线检测专业培训的紧要内容。

（一）射线照相法的原理射线检测，本质上是利用电磁波或者电磁辐射（X射线和γ射线）的能量。

射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸取和散射使其强度减弱。

强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿透的厚度。

假如被透照物体（工件）的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件（例如在焊缝中，气孔缺陷里面的空气衰减系数远远低于钢的衰减系数），该局部区域的透过射线强度就会与四周产生差别。

把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经过暗室处理后得到底片。

射线穿透工件后，由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位等会显现黑度差别。

射线检测员通过对底片的察看，依据其黒度的差别，便能识别缺陷的位置和性质。

（二）射线照相法的特点1、适用范围适用于各种熔化焊接方法（电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等）的对接接头，也能检查铸钢件，在特殊情况下也可用于检测角焊缝或其他一些特殊结构工件。

2、射线照相法的优点①缺陷显示直观：射线照相法用底片作为记录介质，通过察看底片能够比较准确地推断出缺陷的性质、数量、尺寸和位置。

②容易检出那些形成局部厚度差的缺陷：对气孔和夹渣之类缺陷有特别高的检出率。

③射线照相能检出的长度和宽度尺寸分别为毫米数量级和亚毫米数量级，甚至更少，且将近不存在检测厚度下限。

介质材料的射频和微波复介电常数复磁导率的测量与分析

的特性阻抗
［收稿日期］２００２０７— ５— ９【作者简介］何志刚（９６一）男，１５，宁夏中卫人，州师范学院副教授。研究方向：湖电工、电磁场与微波技术。Ｅ—
ｍｉｈｅ＠ｈｔ．ｊｅ。ａ：ｅｌｕｃｚｎｌ．
２４
维普资讯
荆门职业技术学院学报
ＪｕｎｌｏｉｇｎＴｃｎｃｏｌｇｏｒａｆＪｎｍｅｅｈｉａＣｌｅｌｅ
２００７年９月
Ｓｅｐ．０２０７
介质材料的射频和微波复介电常数复磁导率的测量与分析
何志刚
（湖州师范学院理学院，浙江湖州３３０）１００
式中Ｚ和Ｚｏ分别为网络ｉ端开路和短路时的输人阻抗，且有
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当样品具有对称性和各向同性，即网络为对称互易双端口网络时，其散射参数矩阵可表示为
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则通过网络参考面平移可建立下面的关系式
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复合材料无损检测方法

超声检测技术 ,特别是超声 C 扫描 ,由于显示直观、检测速度快 ,已成为飞行器零件等大型复合材料构件普遍采用的检测技术。ICI Fiberite 公司采用九轴 C 扫描对蜂窝泡沫夹心等复杂结构的复合材料构件进行无损检测。麦道公司专为曲面构件设计的第五代自动超声扫描系统可在九个轴向运动 , 并能同时保证脉冲振荡器与工件表面垂直[3 ] 。该系统可完成二维和三维数据采集 ,确定大型复杂构件内的缺陷尺寸。由波音民用飞机集团等单位组成的研究小组用超声波研究复合材料机身层合板结构的冲击强度和冲击后的剩余强度 ,结果表明 ,超声波不仅可检测损伤 ,而且能确定损伤对复合材料构件承载能力的影响。Dows 公司先进的复合材料实验室用超声波确定了各种损伤参数 (深度、形状、面积、直径以及分层频率等) 与有机纤维复合材料压缩强度的关系。为适应复合材料制造过程的在线监控 , 还研制了脉冲激光超声波检测系统。该系统已成功用于复合材料固化过程的远距离非接触在线检测监控 ,包括温度分布、固2液态界面、微观结构、再生相 (疏松、夹杂物) 以及粘流2粘滞特性的检测[4 ] 。 1. 2 X 射线检验法
AU 技术的基本原理为 ,采用压电换能器或激光照射等手段在材料 (复合材料或各向同性材料) 表面激发脉冲应力波 ,应力波在内部与材料的微结构 (包括纤维增强层合板中的纤维基体 ,各种内在的或外部环境作用产生的缺陷和损伤区) 相互作用 ,并经过界面的多次反射与波型转换后到达置于结构同一或另一表面的接收传感器 (压电传感器或激光干涉仪) ,然后对接收到的波形信号进行分析 ,提取一个能反映材料 (结构) 力学性能 (强度和刚度) 的参量 , 称为应力波因子。
声2超声 (Acoustic2Ultrasonic ,简称 AU) 技术又称应力波因子 ( Stress Wave Factor , 简称 SWF) 技术。与通常的无损检测方法不同 ,AU 技术主要用于检测和研究材料中分布的细微缺陷群及其对结构力学性能 (强度或刚度) 的整体影响 ,属于材料完整性评估技术[9 ,10 ] 。