同惠 TH2851 系列高频 LCR 测试仪实现材料介电特性精准测量的方式

在材料研究与电子元件制造领域，精准掌握材料的介电特性至关重要。同惠 TH2851 系列高频 LCR 测试仪凭借其卓越的性能，成为实现材料介电特性精准测量的有力工具。它主要通过先进的硬件架构、精确的测试方法、智能的软件算法和严格的校准流程来达成这一目标。

先进的硬件架构

宽频信号源

TH2851 系列配备了频率范围为 10Hz 至 130MHz 的宽频信号源，这使得它能够在不同频段下对材料的介电特性进行全面分析。对于低频响应明显的材料，可选用较低频率进行测试，以获取其基础介电参数；而对于高频应用的材料，如高频电路板的基板材料，高频段的测试能精准捕捉其在实际工作环境下的介电性能变化。信号源输出阻抗具备灵活性，可在 30Ω 或 100Ω 间切换，从而适配不同测试环境，确保信号传输稳定且精准，减少因阻抗不匹配导致的信号衰减或畸变，为准确测量材料介电特性奠定坚实基础。

高分辨率 ADC

仪器采用的 24 位 ΔΣ 型 ADC，拥有高达 120dB 的动态范围，这一特性显著增强了对微弱信号的检测能力。在测量低介电常数或低损耗材料时，信号往往较为微弱，普通分辨率的 ADC 可能无法准确捕捉信号细节，导致测量误差增大。而 TH2851 系列的高分辨率 ADC 能够有效降低量化误差，将信号的细微变化精确转换为数字量，为后续的数据分析提供高精度的数据基础，从而提升对低介电常数材料介电特性测量的准确性和可靠性。

低寄生参数测试夹具

在高频测试中，寄生参数对测量结果的干扰不容忽视。TH2851 系列优先采用四端开尔文（4TOS）测试夹具，这种夹具通过独立的电流 / 电压路径设计，能够有效消除线缆及接触电阻带来的影响。当测量高频下的介电材料时，寄生电感和电容可能会与材料本身的介电特性相互叠加，造成测量结果偏差。使用低寄生电感（<0.2nH）的 SMD 夹具，可显著减少此类干扰，尤其在 1MHz 以上的高频场景中，能确保高频电容测量的精度，使测量结果更真实地反映材料的固有介电特性。

电磁屏蔽与接地设计

为营造稳定的测试环境，仪器采用双层屏蔽机箱，内层铜箔与外层穆金属的组合能有效抑制外界电磁干扰，包括常见的工频干扰和复杂的射频干扰。内部接地系统经过精心优化，将仪器地、信号地、电源地分开布线，避免地线环路干扰。在材料介电特性测量过程中，外界电磁干扰可能会在测试电路中引入额外噪声，影响测量信号的纯净度。TH2851 系列的良好屏蔽与接地设计，能够为测量提供稳定的内部环境，确保测量信号不受外界干扰，从而保证测量结果准确反映材料的介电特性。

精确的测试方法

自动平衡电桥技术

TH2851 系列基于自动平衡电桥原理进行设计，这一技术在宽频率范围（10Hz - 130MHz）和宽阻抗范围（1mΩ - 100MΩ）内都能实现理想的测量精度，最高精度可达 0.08%。在测量材料介电特性时，自动平衡电桥能够快速、准确地检测电桥的不平衡状态，并通过反馈机制自动调整，使电桥达到平衡。材料的介电特性会影响电桥的平衡状态，通过精确测量平衡时的参数，可反推出材料的介电常数和损耗角等关键特性参数，其高精度特性为材料介电特性的精准测量提供了有力保障。

四端对测试配置

采用四端对的端口配置方式，可有效消除测试线电磁耦合的影响。在高频测试中，测试线之间的电磁耦合会产生额外的寄生参数，干扰材料介电特性的测量。四端对配置通过将激励电流和检测电压的传输分开，使检测电压端几乎不受测试线电阻和电磁耦合的影响，从而能够准确测量材料两端的真实电压，提高了测量的准确性。相较于常规五端配置的仪器，TH2851 系列将低阻抗测试能力的下限向下扩展了十倍，更有利于精确测量低阻抗材料的介电特性。

智能的软件算法

数字滤波技术

仪器引入 IIR/FIR 滤波器，专门用于滤除工频谐波干扰，确保测量信号的纯净度。在实际测试环境中，电网的工频谐波干扰广泛存在，会对测量信号造成污染，尤其是在对材料介电特性进行精密测量时，这些干扰可能导致测量结果出现偏差。IIR/FIR 滤波器能够针对性地识别并去除这些工频谐波干扰，使测量信号更加纯净，为准确分析材料介电特性提供可靠的数据基础，有效提升测量结果的准确性。

误差补偿算法

结合内置温度传感器，建立三维误差补偿模型，实时修正因温度漂移导致的材料参数变化。材料的介电特性对温度较为敏感，微小的温度变化都可能引起介电常数和损耗角的改变。TH2851 系列的误差补偿模型能够根据温度传感器实时监测到的环境温度，对测量数据进行动态调整。当温度升高时，模型会自动对测量得到的介电常数和损耗角进行修正，将温度对测量结果的影响控制在极小范围内，从而保证在不同温度环境下都能获得准确的材料介电特性测量结果。同时，通过机器学习算法对历史测量数据进行深度分析，能够动态调整激励电平与积分时间，优化不同阻抗值材料测量时的信噪比，进一步提高测量精度。

严格的校准流程

自动校准功能

仪器具备自动校准功能，建议每 24 小时使用精度高达 0.01% 的标准电容、电感等对全量程进行校准。在校准过程中，采用最小二乘法优化校准系数，确保校准的准确性和可靠性。由于仪器在长时间使用过程中，内部元器件的性能可能会发生微小变化，导致测量结果出现偏差。自动校准功能能够及时消除这些系统误差，使仪器始终保持在**测量状态，保证对材料介电特性测量结果的长期稳定性和准确性。

开路、短路和负载校准

支持对当前设定频率点进行开路、短路和负载校准，可提供 201 个校正点。这种校准方式能够针对不同的测试频率和实际测试情况，对测量结果进行精确修正。在测量材料介电特性时，测试夹具与材料之间的接触情况、测试环境的微小变化等因素都可能引入误差。通过开路、短路和负载校准，能够对这些因素导致的误差进行有效补偿，使测量结果更准确地反映材料的真实介电特性。

智能归零功能

智能归零功能通过多点校准消除系统误差，确保每次测试的基准一致性。在每次测试前，该功能自动对仪器进行零点校准，避免零点漂移对测量结果的影响。材料介电特性的测量对起始基准的准确性要求极高，零点漂移可能会使测量结果产生较大偏差。智能归零功能通过多点校准，精确确定零点位置，为材料介电特性的测量提供稳定、准确的起始基准，进一步提高测量的准确性。

通过上述先进的硬件架构、精确的测试方法、智能的软件算法以及严格的校准流程，同惠 TH2851 系列高频 LCR 测试仪能够实现对材料介电特性的精准测量，满足材料研发、电子元件制造等领域对高精度介电特性测量的严苛需求。