在材料研究與電子元件制造領(lǐng)域，精準(zhǔn)掌握材料的介電特性至關(guān)重要。同惠 TH2851 系列高頻 LCR 測(cè)試儀憑借其卓越的性能，成為實(shí)現(xiàn)材料介電特性精準(zhǔn)測(cè)量的有力工具。它主要通過(guò)先進(jìn)的硬件架構(gòu)、精確的測(cè)試方法、智能的軟件算法和嚴(yán)格的校準(zhǔn)流程來(lái)達(dá)成這一目標(biāo)。

先進(jìn)的硬件架構(gòu)

寬頻信號(hào)源

TH2851 系列配備了頻率范圍為 10Hz 至 130MHz 的寬頻信號(hào)源，這使得它能夠在不同頻段下對(duì)材料的介電特性進(jìn)行全面分析。對(duì)于低頻響應(yīng)明顯的材料，可選用較低頻率進(jìn)行測(cè)試，以獲取其基礎(chǔ)介電參數(shù)；而對(duì)于高頻應(yīng)用的材料，如高頻電路板的基板材料，高頻段的測(cè)試能精準(zhǔn)捕捉其在實(shí)際工作環(huán)境下的介電性能變化。信號(hào)源輸出阻抗具備靈活性，可在 30Ω 或 100Ω 間切換，從而適配不同測(cè)試環(huán)境，確保信號(hào)傳輸穩(wěn)定且精準(zhǔn)，減少因阻抗不匹配導(dǎo)致的信號(hào)衰減或畸變，為準(zhǔn)確測(cè)量材料介電特性奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

高分辨率 ADC

儀器采用的 24 位 ΔΣ 型 ADC，擁有高達(dá) 120dB 的動(dòng)態(tài)范圍，這一特性顯著增強(qiáng)了對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)能力。在測(cè)量低介電常數(shù)或低損耗材料時(shí)，信號(hào)往往較為微弱，普通分辨率的 ADC 可能無(wú)法準(zhǔn)確捕捉信號(hào)細(xì)節(jié)，導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。而 TH2851 系列的高分辨率 ADC 能夠有效降低量化誤差，將信號(hào)的細(xì)微變化精確轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供高精度的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而提升對(duì)低介電常數(shù)材料介電特性測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

低寄生參數(shù)測(cè)試夾具

在高頻測(cè)試中，寄生參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾不容忽視。TH2851 系列優(yōu)先采用四端開(kāi)爾文（4TOS）測(cè)試夾具，這種夾具通過(guò)獨(dú)立的電流 / 電壓路徑設(shè)計(jì)，能夠有效消除線(xiàn)纜及接觸電阻帶來(lái)的影響。當(dāng)測(cè)量高頻下的介電材料時(shí)，寄生電感和電容可能會(huì)與材料本身的介電特性相互疊加，造成測(cè)量結(jié)果偏差。使用低寄生電感（<0.2nH）的 SMD 夾具，可顯著減少此類(lèi)干擾，尤其在 1MHz 以上的高頻場(chǎng)景中，能確保高頻電容測(cè)量的精度，使測(cè)量結(jié)果更真實(shí)地反映材料的固有介電特性。

電磁屏蔽與接地設(shè)計(jì)

為營(yíng)造穩(wěn)定的測(cè)試環(huán)境，儀器采用雙層屏蔽機(jī)箱，內(nèi)層銅箔與外層穆金屬的組合能有效抑制外界電磁干擾，包括常見(jiàn)的工頻干擾和復(fù)雜的射頻干擾。內(nèi)部接地系統(tǒng)經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化，將儀器地、信號(hào)地、電源地分開(kāi)布線(xiàn)，避免地線(xiàn)環(huán)路干擾。在材料介電特性測(cè)量過(guò)程中，外界電磁干擾可能會(huì)在測(cè)試電路中引入額外噪聲，影響測(cè)量信號(hào)的純凈度。TH2851 系列的良好屏蔽與接地設(shè)計(jì)，能夠?yàn)闇y(cè)量提供穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，確保測(cè)量信號(hào)不受外界干擾，從而保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確反映材料的介電特性。

精確的測(cè)試方法

自動(dòng)平衡電橋技術(shù)

TH2851 系列基于自動(dòng)平衡電橋原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一技術(shù)在寬頻率范圍（10Hz - 130MHz）和寬阻抗范圍（1mΩ - 100MΩ）內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)理想的測(cè)量精度，最高精度可達(dá) 0.08%。在測(cè)量材料介電特性時(shí)，自動(dòng)平衡電橋能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)電橋的不平衡狀態(tài)，并通過(guò)反饋機(jī)制自動(dòng)調(diào)整，使電橋達(dá)到平衡。材料的介電特性會(huì)影響電橋的平衡狀態(tài)，通過(guò)精確測(cè)量平衡時(shí)的參數(shù)，可反推出材料的介電常數(shù)和損耗角等關(guān)鍵特性參數(shù)，其高精度特性為材料介電特性的精準(zhǔn)測(cè)量提供了有力保障。

四端對(duì)測(cè)試配置

采用四端對(duì)的端口配置方式，可有效消除測(cè)試線(xiàn)電磁耦合的影響。在高頻測(cè)試中，測(cè)試線(xiàn)之間的電磁耦合會(huì)產(chǎn)生額外的寄生參數(shù)，干擾材料介電特性的測(cè)量。四端對(duì)配置通過(guò)將激勵(lì)電流和檢測(cè)電壓的傳輸分開(kāi)，使檢測(cè)電壓端幾乎不受測(cè)試線(xiàn)電阻和電磁耦合的影響，從而能夠準(zhǔn)確測(cè)量材料兩端的真實(shí)電壓，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。相較于常規(guī)五端配置的儀器，TH2851 系列將低阻抗測(cè)試能力的下限向下擴(kuò)展了十倍，更有利于精確測(cè)量低阻抗材料的介電特性。

智能的軟件算法

數(shù)字濾波技術(shù)

儀器引入 IIR/FIR 濾波器，專(zhuān)門(mén)用于濾除工頻諧波干擾，確保測(cè)量信號(hào)的純凈度。在實(shí)際測(cè)試環(huán)境中，電網(wǎng)的工頻諧波干擾廣泛存在，會(huì)對(duì)測(cè)量信號(hào)造成污染，尤其是在對(duì)材料介電特性進(jìn)行精密測(cè)量時(shí)，這些干擾可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。IIR/FIR 濾波器能夠針對(duì)性地識(shí)別并去除這些工頻諧波干擾，使測(cè)量信號(hào)更加純凈，為準(zhǔn)確分析材料介電特性提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有效提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

誤差補(bǔ)償算法

結(jié)合內(nèi)置溫度傳感器，建立三維誤差補(bǔ)償模型，實(shí)時(shí)修正因溫度漂移導(dǎo)致的材料參數(shù)變化。材料的介電特性對(duì)溫度較為敏感，微小的溫度變化都可能引起介電常數(shù)和損耗角的改變。TH2851 系列的誤差補(bǔ)償模型能夠根據(jù)溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的環(huán)境溫度，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。當(dāng)溫度升高時(shí)，模型會(huì)自動(dòng)對(duì)測(cè)量得到的介電常數(shù)和損耗角進(jìn)行修正，將溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響控制在極小范圍內(nèi)，從而保證在不同溫度環(huán)境下都能獲得準(zhǔn)確的材料介電特性測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整激勵(lì)電平與積分時(shí)間，優(yōu)化不同阻抗值材料測(cè)量時(shí)的信噪比，進(jìn)一步提高測(cè)量精度。

嚴(yán)格的校準(zhǔn)流程

自動(dòng)校準(zhǔn)功能

儀器具備自動(dòng)校準(zhǔn)功能，建議每 24 小時(shí)使用精度高達(dá) 0.01% 的標(biāo)準(zhǔn)電容、電感等對(duì)全量程進(jìn)行校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)過(guò)程中，采用最小二乘法優(yōu)化校準(zhǔn)系數(shù)，確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和可靠性。由于儀器在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，內(nèi)部元器件的性能可能會(huì)發(fā)生微小變化，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。自動(dòng)校準(zhǔn)功能能夠及時(shí)消除這些系統(tǒng)誤差，使儀器始終保持在**測(cè)量狀態(tài)，保證對(duì)材料介電特性測(cè)量結(jié)果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

開(kāi)路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)

支持對(duì)當(dāng)前設(shè)定頻率點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，可提供 201 個(gè)校正點(diǎn)。這種校準(zhǔn)方式能夠針對(duì)不同的測(cè)試頻率和實(shí)際測(cè)試情況，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行精確修正。在測(cè)量材料介電特性時(shí)，測(cè)試夾具與材料之間的接觸情況、測(cè)試環(huán)境的微小變化等因素都可能引入誤差。通過(guò)開(kāi)路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，能夠?qū)@些因素導(dǎo)致的誤差進(jìn)行有效補(bǔ)償，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確地反映材料的真實(shí)介電特性。

智能歸零功能

智能歸零功能通過(guò)多點(diǎn)校準(zhǔn)消除系統(tǒng)誤差，確保每次測(cè)試的基準(zhǔn)一致性。在每次測(cè)試前，該功能自動(dòng)對(duì)儀器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，避免零點(diǎn)漂移對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。材料介電特性的測(cè)量對(duì)起始基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性要求極高，零點(diǎn)漂移可能會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。智能歸零功能通過(guò)多點(diǎn)校準(zhǔn)，精確確定零點(diǎn)位置，為材料介電特性的測(cè)量提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的起始基準(zhǔn)，進(jìn)一步提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

通過(guò)上述先進(jìn)的硬件架構(gòu)、精確的測(cè)試方法、智能的軟件算法以及嚴(yán)格的校準(zhǔn)流程，同惠 TH2851 系列高頻 LCR 測(cè)試儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)材料介電特性的精準(zhǔn)測(cè)量，滿(mǎn)足材料研發(fā)、電子元件制造等領(lǐng)域?qū)Ω呔冉殡娞匦詼y(cè)量的嚴(yán)苛需求。