基于LabWindows／CVI介質(zhì)復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．3 計(jì)算模塊
該測(cè)試系統(tǒng)采用的是利用微擾法對(duì)介質(zhì)介電常數(shù)進(jìn)行測(cè)量，該方法具有測(cè)量簡便，所需樣品少，精度高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)微擾理論，有：

式中：εr'和εr分別為介電常數(shù)ε的實(shí)部和虛部；f0為諧振腔諧振頻率；△f為微擾后的頻偏；Q0和Qs分別為微擾前后的品質(zhì)因數(shù)；σ為電導(dǎo)率；介質(zhì)桿的體積Vs遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于腔體的體積V0。
根據(jù)以上理論，該測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)算過程分為Q值計(jì)算、相對(duì)介電常數(shù)計(jì)算、損耗角正切計(jì)算三部分。對(duì)于給定的測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算精度主要取決于測(cè)量腔體的尺寸誤差。由于加工精度的限制，實(shí)際加工的腔體與設(shè)計(jì)的腔體在尺寸上存在差別。在軟件上，由于腔體Q值及其讀數(shù)分辨率的影響，使f0和微擾后頻率fs的測(cè)量出現(xiàn)誤差，也即給△f帶來了誤差。

2 測(cè)量結(jié)果
在常溫條件下，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的一些樣品測(cè)量結(jié)果如表1所示(參考值指文獻(xiàn)[10]中的值)。

從表中可以看出，測(cè)出的結(jié)果基本與標(biāo)稱值吻合。

3 誤差分析
該測(cè)量系統(tǒng)的誤差主要分為兩部分：校準(zhǔn)系統(tǒng)的誤差和測(cè)試系統(tǒng)的誤差。
校準(zhǔn)系統(tǒng)的誤差主要來自于以下幾個(gè)方面：校準(zhǔn)波導(dǎo)的反射沒有被考慮；雖然校準(zhǔn)波導(dǎo)的反射很小，但是反射的部分會(huì)在校準(zhǔn)過程中加入到附加網(wǎng)絡(luò)中去，而這部分誤差在測(cè)量反射參數(shù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生影響，尤其當(dāng)被測(cè)件的反射比較小時(shí)；波導(dǎo)校準(zhǔn)和測(cè)量過程中，為了操作方便，同時(shí)也為了保護(hù)儀器，在每次連接波導(dǎo)時(shí)，總是將同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換從同軸電纜上取下，這就會(huì)造成每次重新連接時(shí)，存在一定的復(fù)位誤差。
測(cè)試系統(tǒng)的誤差主要體現(xiàn)在測(cè)量腔體的尺寸誤差和讀數(shù)分辨率的影響。另外，不能完全滿足微擾條件而帶來的非線性問題也是誤差的一個(gè)主要來源。

4 結(jié)語
該測(cè)試系統(tǒng)完成了利用微擾法對(duì)介質(zhì)介電常數(shù)的自動(dòng)測(cè)試，校準(zhǔn)測(cè)試速度快，具有可擴(kuò)展性，二次開發(fā)性強(qiáng)。同時(shí)，該自動(dòng)測(cè)試的設(shè)計(jì)原理及技術(shù)能方便地運(yùn)用于其他測(cè)試項(xiàng)目，解決手動(dòng)測(cè)試中存在的問題，極大地提高了測(cè)試的質(zhì)量和效率。