非线性电介质是指其电导率或相对介电常数与外加电场呈非线性函数关系的绝缘介质。本文以实验室用非线性电介质交流特性测试系统为背景开展研究,对交流电压下非线性电介质特性表征、测试方法及测试系统硬件设计等问题进行了探讨,开发了实用的硬件系统。论文首先对处于均匀电场下的非线性电介质进行电路建模,推导出由电压控制型非线性电导和电压控制型非线性电容组成的非线性电路在交流电压激励下的响应电流方程,并提出采用场相关等效电导率和场相关相对介电常数作为描述非线性电介质交流介电特性的参数。对于交流电场下非线性电介质的J-E特性测试而言,本论文提出一种结合电流比较仪硬件补偿和时域非线性模型最小二乘拟合信号软件分解的响应电流损耗分量提取方法。然后在理论分析和测试方法探讨的基础上,开发了基于虚拟仪器技术的可编程信号发生器和基于PB50的高压线性放大器,与试验变压器构成交流激励电压信号源,而后设计并制作了以交流电流比较仪为核心的测试主回路和基于PC+DAQ模式的信号采集系统。本文所开发的硬件系统和已开发的软件系统组成一套实验室用非线性电介质交流特性测试系统。最后,对整套测试系统进行了验证性实验,并完成了SiC颗粒填充的LDPE片状试样J-E特性实测。实验结果表明,该测试系统能满足非线性电介质交流特性实验测试的要求。