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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 介电谱测量,测量方法,1,、自动平衡电桥法,2,、不平衡电桥法,3,、相位比较法,4,、傅立叶变换法,5,、热刺激电流法（,TSC,）,介电谱测量主要是测量材料的复介电常数随频率或温度的变化情况。,名词解释,介电谱,-,介电参数在很宽的频率或,温度范围内的变化规律。可广义地理解,为材料对激励信号的响应。,(,介电频谱,-,介电参数随频率的变化曲线,;,介电温谱,-,介电参数随温度的变化曲线,),介电谱技术,-,在宽广的频率或温度范围,内测量非金属材料的介电参数的各种,方法与技术,激励信号,-,周期函数的正弦波,阶跃函数的脉冲波和白噪声源。,相应的三类介电谱技术,-,频域介电谱技术,时域介电谱技术和白噪声相,关技术。,(,频域介电谱技术,-,用正弦波激励来测量复介电常数的实验技术,;,时域介电谱技术,-,以阶跃电压脉冲为激励信号,从其响应来求取介电,参数的实验技术,-,先测得某一量与时间的关系,还需利用傅里叶变换把,时域数据转换到频域上去,),一、自动平衡变压器电桥,电压比例臂变压器电桥最适宜制成自动平衡电桥。如图，平衡条件如下：,U,x,C,x,=,U,c,C,N,U,x,R,N,=,U,R,R,x,因此，改变标准电容,CN,和电阻,RN,或改变电压,UR,和,Uc,直到电桥平衡。,程序：首先选择标准元件进行粗略平衡，然后改变,UR,、,Uc,直到电桥完全平衡。,二、不平衡电桥法,介电频谱最基本的测量方法是在不同频率下逐点测量，这种方法在频率不低时一般精度都较高，但电桥在逐点平衡时都需要很长时间，不平衡电桥法在开始测量时，先对带有试样的电桥在某一方面的频率进行平衡，然后改变电桥电源的频率，根据记录到的电桥在偏离平衡状态时输出电压的实部和虚部，即可求得复电容率的实部和虚部分量。这种方法，不仅灵敏度高而且很快就可测出复电容率和频率的关系曲线。,不平衡电桥法设计原则,当 时：,设,则有,在任一频率与平衡频率归一化之差为,当,则有,当,相敏检测仪将上式的实部和虚部检测出，可得到介电谱。,3,、相位比较法,式中：,A,试品电极面积；,d,试品厚度；,信号角频率。,相位比较法原理,4,、傅立叶变换法,阶跃电压与过渡电流,如设介质的几何电容为,1,单位电容，则充电电荷为：,相应的充电电流为：,两边取傅立叶变换有：,C,0,：试样的在很高频率时几何电容；,G,0,：稳态直流电导；,(,t,),材料的松弛函数。,5,、热刺激电流法（,TSC,）,介质先在一定电场和温度下发生极化，之后将试样短路，可测得去极化电流,I,g,(,t,),I,0,：,t=0,时的去极化初始电流值；,：时间常数。,根据电介质物理的论述，当,I,g(,t,),已知时，可通过德拜方程，求得介电频谱。,以热刺激电流,I,T,测量为例：,完全极化时,完全不极化时,则,（,Q,T,TSC,电荷）,当温度恒速上升时,将上面式子代入德拜方程有,热激电流的测量装置,测量热激电流有各种不同的装置，它的基本组成如下图，直流稳压电源（,0.1-10kv,）用来使试样在某一温度下极化。程序控温单元,-,根据不同的测试目的控制升温、冷却的速度或恒温的时间。,过程步骤：借助程序控温元件加热试样至极化温度，在此温度下施加极化电压并保持一定时间后，等速将其冷却至一低温，除去外加电压，把静电计和试样接通，记录短路电流。在很低的温度下，与时间有关的放电电流在几分钟内即趋于平稳，所以，除去外加电压后很快就可以开始程序升温，以记录等速升温，以记录等温过程中短路电流随温度的变化。,
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