【摘 要】
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多功能变温台(THMS600,Linkam)与LCR阻抗分析仪、测试夹具结合能够实现从-196℃至600℃温度范围内的介电性能测试。同时,介电测试需要变温台与同轴线、样品夹具、温控仪等配合实施,所以不可避免地会带来系统误差。本文主要分析介电性能测试时温度的准确测定及测试系统的耦合电容两个基本问题,开展了对测试夹具的设计和优化、变温台的温度场标定、耦合电容的确定与减小等工程问题的研究,得到了以下实验
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多功能变温台(THMS600,Linkam)与LCR阻抗分析仪、测试夹具结合能够实现从-196℃至600℃温度范围内的介电性能测试。同时,介电测试需要变温台与同轴线、样品夹具、温控仪等配合实施,所以不可避免地会带来系统误差。本文主要分析介电性能测试时温度的准确测定及测试系统的耦合电容两个基本问题,开展了对测试夹具的设计和优化、变温台的温度场标定、耦合电容的确定与减小等工程问题的研究,得到了以下实验结果:(1)本文通过两个实验对测试时实验台的温度进行标定。在现有仪器(THMS600,Linkam)的基础上,通过引入热电阻测温系统来测量测温点实际温度。实验一,固定温台温度,计算变温台内不同测温位置的实际温度与变温台控制软件示数的误差值(ΔT),观察位置对ΔT的数值是否有影响,并改变温度进行对比。实验结果表明,每个点测得的实际温度都会比软件预设温度要低,且当温度越高时ΔT越大。实验二,调整升温速率,计算变温台内某一固定点在不同升温速率下的误差值ΔT,观察不同速率对ΔT数值是否有影响,并更换测温点作对比。实验结果表明,当变温速率为1℃/min,ΔT的数值最小,相对于其它速率,ΔT的变化曲线更平缓。(2)本文通过对比实验分析了介电性能测试系统误差的来源。首先用LCR阻抗分析仪直接测量材料(BaTiO3)的介电性能数据;接着,使用实验室自主设计的介电性能测试系统在相同的条件下测量同一个材料的介电性能数据;最后,将测得的两组数据作比较。实验结果表明,实验得到电容的差值为-0.6%。与国家标准中规定电容精度±(1%±0.0005)相比,电容的差值符合国家标准。介质损耗的误差为-28.7%,与国家标准中规定介质损耗精度为(±5%±0.0005)相比,介质损耗不满足国家标准。总结原因,可能是实验室自主设计的测试系统在实验过程中产生了一定的耦合电容,影响了容器中待测样品电学性能的测试结果。此外,夹具与测试样品间的接触压力、夹具与测试信号线连接所使用焊锡丝的品质都可能会影响实验数据。我们在不影响变温台本身测试性能的情况下,实现了介电性能测试的功能,同时对所搭建的系统进行了误差分析,为变温台的研究提供了新的思路。
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