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 測試儀憑借其卓越的性能，成為實現(xiàn)材料介電特性精準(zhǔn)測量的有力工具。它主要通過先進(jìn)的硬件架構(gòu)、精確的測試方法、智能的軟件算法和嚴(yán)格的校準(zhǔn)流程來達(dá)成這一目標(biāo)。

先進(jìn)的硬件架構(gòu)

寬頻信號源

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

高分辨率 ADC

儀器采用的 24 位 ΔΣ 型 ADC，擁有高達(dá) 120dB 的動態(tài)范圍，這一特性顯著增強(qiáng)了對微弱信號的檢測能力。在測量低介電常數(shù)或低損耗材料時，信號往往較為微弱，普通分辨率的 ADC 可能無法準(zhǔn)確捕捉信號細(xì)節(jié)，導(dǎo)致測量誤差增大。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)，從而提升對低介電常數(shù)材料介電特性測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

低寄生參數(shù)測試夾具

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

電磁屏蔽與接地設(shè)計

為營造穩(wěn)定的測試環(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)過精心優(yōu)化，將儀器地、信號地、電源地分開布線，避免地線環(huán)路干擾。在材料介電特性測量過程中，外界電磁干擾可能會在測試電路中引入額外噪聲，影響測量信號的純凈度。TH2851 系列的良好屏蔽與接地設(shè)計，能夠為測量提供穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，確保測量信號不受外界干擾，從而保證測量結(jié)果準(zhǔn)確反映材料的介電特性。

精確的測試方法

自動平衡電橋技術(shù)

TH2851 系列基于自動平衡電橋原理進(jìn)行設(shè)計，這一技術(shù)在寬頻率范圍（10Hz - 130MHz）和寬阻抗范圍（1mΩ - 100MΩ）內(nèi)都能實現(xiàn)理想的測量精度，最高精度可達(dá) 0.08%。在測量材料介電特性時，自動平衡電橋能夠快速、準(zhǔn)確地檢測電橋的不平衡狀態(tài)，并通過反饋機(jī)制自動調(diào)整，使電橋達(dá)到平衡。材料的介電特性會影響電橋的平衡狀態(tài)，通過精確測量平衡時的參數(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)測量提供了有力保障。

四端對測試配置

采用四端對的端口配置方式，可有效消除測試線電磁耦合的影響。在高頻測試中，測試線之間的電磁耦合會產(chǎn)生額外的寄生參數(shù)，干擾材料介電特性的測量。四端對配置通過將激勵電流和檢測電壓的傳輸分開，使檢測電壓端幾乎不受測試線電阻和電磁耦合的影響，從而能夠準(zhǔn)確測量材料兩端的真實電壓，提高了測量的準(zhǔn)確性。相較于常規(guī)五端配置的儀器，TH2851 系列將低阻抗測試能力的下限向下擴(kuò)展了十倍，更有利于精確測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，專門用于濾除工頻諧波干擾，確保測量信號的純凈度。在實際測試環(huán)境中，電網(wǎng)的工頻諧波干擾廣泛存在，會對測量信號造成污染，尤其是在對材料介電特性進(jìn)行精密測量時，這些干擾可能導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。IIR/FIR 濾波器能夠針對性地識別并去除這些工頻諧波干擾，使測量信號更加純凈，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，實時修正因溫度漂移導(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)溫度傳感器實時監(jiān)測到的環(huán)境溫度，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。當(dāng)溫度升高時，模型會自動對測量得到的介電常數(shù)和損耗角進(jìn)行修正，將溫度對測量結(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量結(jié)果。同時，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法對歷史測量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，能夠動態(tài)調(diào)整激勵電平與積分時間，優(yōu)化不同阻抗值材料測量時的信噪比，進(jìn)一步提高測量精度。

嚴(yán)格的校準(zhǔn)流程

自動校準(zhǔn)功能

儀器具備自動校準(zhǔn)功能，建議每 24 小時使用精度高達(dá) 0.01% 的標(biāo)準(zhǔn)電容、電感等對全量程進(jìn)行校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)過程中，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。由于儀器在長時間使用過程中，內(nèi)部元器件的性能可能會發(fā)生微小變化，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。自動校準(zhǔn)功能能夠及時消除這些系統(tǒng)誤差，使儀器始終保持在**測量狀態(tài)，保證對材料介電特性測量結(jié)果的長期穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)

支持對當(dāng)前設(shè)定頻率點進(jìn)行開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，可提供 201 個校正點。這種校準(zhǔn)方式能夠針對不同的測試頻率和實際測試情況，對測量結(jié)果進(jìn)行精確修正。在測量材料介電特性時，測試夾具與材料之間的接觸情況、測試環(huán)境的微小變化等因素都可能引入誤差。通過開路、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，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確地反映材料的真實介電特性。

智能歸零功能

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

通過上述先進(jìn)的硬件架構(gòu)、精確的測試方法、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 測試儀能夠?qū)崿F(xiàn)對材料介電特性的精準(zhǔn)測量，滿足材料研發(fā)、電子元件制造等領(lǐng)域?qū)Ω呔冉殡娞匦詼y量的嚴(yán)苛需求。