از ضریب دی الکتریک مواد چه می دانیم؟

اندازه گیری ضریب دی الکتریک: هر ماده دارای یک مجموعه ویژگی های منحصر به فرد الکتریکی است که وابسته به خواص دی الکتریک آن است. طراحی های مهندسان بطور قابل توجهی تحت تاثیر اندازه‌گیری دقیق این مشخصات ماده می باشد. هرچه این اندازه‌گیری‌ها دقیق‌تر باشد، می‌تواند به دانشمندان و مهندسان اطلاعات ارزشمندی را برای طراحی و تولید محصول بهتر ارائه دهد.

آشنایی با اندازه گیری ضریب دی الکتریک

اندازه گیری ضریب دی‌ الکتریک (ضریب گذردهی الکتریکی) می‌تواند اطلاعات مهمی برای تعیین پارامتر طراحی برای بسیاری از کاربردهای الکترونیکی ارائه دهد. به عنوان مثال، فرکانس تشدید دی الکتریک به خواص دی الکتریک آن مربوط باشد.

 

دانستن مشخصات ماده در فرکانس های ریز موج عامل مهمی  برای طراحی آنتن و مدارات ریزموج می باشد. از جمله خواص الکترومغناطیسی مواد می توان به ضریب گذردهی الکتریکی (ضریب دی الکتریک) و ضریب نفوذ پذیری الکترومغناطیسی نام برد.

اندازه‌گیری دقیق گذردهی‌الکتریکی نسبی(Relative permittivity)، نفوذپذیری مغناطیسی نسبی (Relative permeability)، ازجمله عوامل حیاتی پیشرفت برنامه‌های کاربردی الکترونیک می‌باشد.

اهمیت تعیین مشخصات الکترومغناطیسی مواد

تعیین دقیق مشخصات ماده دی‌الکتریک اهمیتی گسترده دارد، زیرا:

• تمرکز میدان الکتریکی با گذردهی الکتریکی و تمرکز میدان مغناطیسی با نفوذپذیری مغناطیسی ماده‌ای که در میدان قرار می‌گیرد، رابطه مستقیم دارد.
• انتشار موج از طریق بسترهای مواد و تعیین مشخصات این بستر، عاملی مهم در انتخاب و طراحی بسترهای با سرعت‌ بالا می‌باشد.
• ظرفیت یک خازن، تلفات یک کابل عایق، امپدانس یک زیر لایه، فرکانس یک تشدیدگر دی‌الکتریک همگی به خواص دی‌الکتریک تشکیل‌دهنده بستگی دارند.
• با اندازه‌گیری دقیق مشخصات ماده دی‌الکتریک، می‌توان نظارتی بهتر بر کیفیت تولید داشت. پیشرفت اخیر در پردازش صنعتی غذا، سرامیک، لاستیک، پلاستیک و مواد دیگر، از دانش اضافی خواص الکتریکی مواد بهره می‌گیرد.
• این اطلاعات برای بهبود طراحی فریت‌ها و جاذب‌های امواج الکترومغناطیسی در فرکانس‌های مایکروویو و بسته‌بندی‌ها مفید می‌باشند.
• تعیین مشخصات دقیق ماده دی‌الکتریک کاربردهای پزشکی نیز دارد. برای مثال با تعیین خواص الکتریکی بافت چربی توان به میزان سلامت فرد پی برد.

اهمیت اندازه گیری ضریب دی الکتریک 

شماری از مواد موجود در طبیعت مانند آهن، نیکل، کبالت و آلیاژهای آن‌ها دارای خواص مغناطیسی محسوسی هستند. بااین‌حال بیشتر مواد موجود در طبیعت غیر مغناطیسی بوده و نفوذپذیری مغناطیسی نزدیک به فضای آزاد دارند. به همین دلیل اندازه‌گیری گذردهی الکتریکی در مقایسه با تعیین نفوذپذیری مغناطیسی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

در این مقاله پس از درک اهداف و مزیت های تعیین مشخصات الکتریکی یک ماده و اندازه گیری ضریب دی الکتریک(ضریب گذردهی الکتریکی) به عنوان یکی از مشخصه های با ارزش ماده، به شناخت ماده دی الکتریک و روابط فیزیکی مربوط به محاسبه آن پرداخته و ضمن درک چگونگی وابستگی آن به فرکانس، به روش های متداول اندازه گیری ضریب دی الکتریک می پردازیم.

نظریه دی الکتریک

مواد بر اساس خواص الکتریکی به سه دسته هادی‌ها، نیمه‌هادی‌ها، دی‌الکتریک‌ها (عایق‌ها) تقسیم می‌شوند. ماده‌ای به‌عنوان دی‌الکتریک طبقه‌بندی می‌شود که توانایی ذخیره‌ی انرژی را در هنگام وقوع در میدان‌الکتریکی داشته باشد.

برخلاف هادی‌ها که دارای الکترون‌های آزاد هستند، دی‌الکتریک‌های ایده‌آل دارای بارهای آزاد نیستند و تنها بارهای مقید دارند.

 

 

الکترون‌های موجود در ماده دی‌الکتریک به‌وسیله‌ی نیروهای اتمی و مولکولی در مکان معینی قرار می‌گیرند و در پاسخ به میدان‌الکتریکی به‌طور جزئی تغییر مکان می‌دهند. این پدیده باعث جدایی جزئی بارهای مثبت و منفی یک اتم خنثی در جهات مخالف می‌شود. اگرچه این جابه‌جایی‌ها نسبت به ابعاد اتمی کوچک است. بااین‌وجود ماده دی‌الکتریک را قطبی می‌کند و دوقطبی الکتریکی را تولید می‌کند.

 

سازوکارهای دی‌الکتریک

در سطح میکروسکوپیک، چندین سازوکار می‌تواند در تعیین رفتار دی‌الکتریک در فرکانس‌های مختلف مشارکت داشته باشد. هر سازوکار فرکانس قطع مشخصی دارد که برای مواد مختلف متفاوت می‌باشد. در شکل زیر رفتار فرکانسی ضریب دی‌الکتریک در سازوکارهای مختلف نشان داده‌شده است.

 

سازوکارهای هدایت یونی

سازوکارهای هدایت یونی و جهت‌گیری مولکول‌های دوقطبی در محدوده فرکانس‌های مایکروویو، تأثیری شدید بر میزان ضریب دی‌الکتریک دارد. این سازوکارها کاملاً تلفاتی هستند و به همین دلیل است که مواد غذایی در اجاق مایکروویو گرم می‌شود.

 سازوکارهای اتمی و الکترونیکی

 سازوکارهای اتمی و الکترونیکی نیز نسبتاً ضعیف هستند. در اتم‌های خنثی رخ می‌دهد و اغلب در محدوده‌ی فرکانس‌های مایکروویو ثابت هستند. این سازوکارها مربوط به جابه‌جایی ابر الکترونی نسبت به هسته و جهت‌گیری دوقطبی‌های حاصل در جهت میدان می‌باشد.

به‌طورکلی مجموعه این سازوکارها است که رفتار دی‌الکتریک‌های مختلف را در فرکانس‌های مختلف تعیین می‌کند. برای مثال آب که دارای مولکول‌های دوقطبی است که به دنبال میدان‌الکتریکی متناوب می‌چرخند. ضریب دی‌الکتریک به‌طور چشم‌گیری در حدود 22 گیگا‌هرتز افت می‌کند.

 

درصورتی‌که برای تفلون که مولکول‌های دوقطبی ندارد، ضریب الکتریک به طرز قابل‌توجهی تا ناحیه امواج میلی‌متری (30 تا 300 گیگاهرتز) ثابت باقی می‌ماند.

انتشار موج الکترومغناطیسی در حالت تغییرپذیر با زمان

هنگامی‌که برای ایجاد میدان متغیر با زمانموج الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود. برای مثال یک منبع ولتاژ سینوسی به یک خازن صفحه موازی اعمال می‌کنیم، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی باهم ظاهر می‌شوند. این موج می‌تواند از طریق فضای آزاد در سرعت نور و یا از طریق مواد دیگر در سرعت کمتر از سرعت نور منتشر شود.

امواج الکترومغناطیسی وابسته به محیط انتشار موج، طول‌موج‌های مختلفی دارند. به‌طورکلی طول‌موج رابطه‌ای معکوس با فرکانس دارد و رابطه آن در فضای عبارت‌اند از:

 برای مثال در هوای آزاد سیگنال 100 مگاهرتز طول‌موج  30 متر دارد؛ درحالی‌که در همین محیط، سیگنال 10 گیگاهرتز طول‌موج 3 سانتی‌متر دارد. بسیاری از مشخصه‌های مربوط انتشار موج به گذردهی‌الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی بستر انتشار موج بستگی دارد. در شکل زیر یک دید نوری، برای بررسی نقش ضریب دی‌الکتریک در رفتار موج به‌کاررفته شده است.

با بررسی روابط مربوط به انتشار موج در محیط حاوی هوا و ماده دی‌الکتریک به طول بی‌نهایت (به‌عنوان نمونه تحت آزمایش) و با فرض این‌که هیچ انعکاسی از پشت نمونه وجود ندارد.

رابطه‌‌ی میان ضریب دی‌ الکتریک مواد

رابطه‌ای میان ضریب دی‌الکتریک ماده تحت آزمایش و ضریب بازتاب وجود دارد. در اینجا به جزئیات این رابطه نمی‌پردازیم. در شکل زیر نمودار ضریب بازتاب نسبت به ضریب دی‌الکتریک مواد مختلف ارائه‌شده است.

طبق نمودار بالا، برای مقادیر کوچک ضریب دی‌الکتریک (کوچک‌تر از 20)، به ازای تغییر کوچک در ضریب دی‌الکتریک، تغییر زیادی در ضریب بازتاب به وجود می‌آید.

در این حالت اندازه‌گیری ضریب دی‌الکتریک با استفاده از ضریب بازتاب خیلی حساس و دقیق است. برعکس برای ضریب دی‌الکتریک بالا (برای مثال بین 70 تا 90) با تغییر کوچک در ضریب دی‌الکتریک، تغییر کوچکی در ضریب بازتاب رخ خواهد داد. ازاین‌رو در این حالت اندازه‌گیری‌ها از دقت کمتری برخوردار است.

در ادامه دیدگاه دیگری را مطرح می‌کنیم که وابستگی ضریب دی‌الکتریک به فرکانس را توجیه می‌کند.

 زمان سستی

زمان سستی (τ) معیاری است که قابلیت تحرک دوقطبی‌های الکتریکی موجود در ماده را اندازه می‌گیرد. این کمیت بیانگر زمانی است که سامانه هم سو شده با میدان‌الکتریکی، برای بازگشتن به حالت تعادل تصادفی نیاز دارد. می‌تواند به‌عنوان زمانی که دوقطبی‌های الکتریکی برای هم‌سو‌ شدگی کامل در میدان‌الکتریکی نیاز دارند، تعریف شود.

مواد جامد یا مایع، مولکول‌هایی در وضعیت متراکم و با آزادی حرکت محدود دارند. برخورد دائمی این مولکول‌ها باعث اصطکاک داخلی می‌شود. بنابرین قطبی‌شدگی مولکول‌ها به‌آرامی و به‌صورت تقریباً نمایی با ثابت زمانی سستی  به حالت دائمی خود نزدیک می‌شوند.

 

 

زمانی که میدان‌الکتریکی حذف می‌شود، این تسلسل برعکس می‌شود و توزیع اولیه با همان ثابت زمانی بازیابی می‌شود. فرکانس سستی به‌طور معکوس با ثابت زمانی سستی رابطه دارد:

 

عملکرد ضریب دی الکتریک در فرکانس های پایین 

در فرکانس‌های پایین‌تر از فرکانس سستی، میدان‌الکتریکی متناوب به‌قدری آهسته است. که دوقطبی‌های الکتریکی می‌توانند همگام با میدان‌الکتریکی بچرخند. در این حالت ازآنجایی‌که قطبی شدگی کامل می‌تواند اتفاق بیافتد، قسمت موهومی ε مستقیماً با فرکانس متناسب است.

بدین ترتیب همان‌طوری که فرکانس افزایش می‌یابد قسمت موهومی ε نیز افزایش می‌یابد. اما قدرت ذخیره‌سازی میدان‌الکتریکی قسمت حقیقی ε به علت تأخیر فاز بین جهت‌گیری دوقطبی‌ها و میدان‌الکتریکی شروع به کاهش یافتن می‌کند. در فرکانس‌های بالاتر از فرکانس سستی هردوقسمت حقیقی و موهومی ε کاهش می‌یابد. زیرا میدان‌الکتریکی خیلی سریع بر چرخش دوقطبی اثر می‌گذارد و به‌این‌ترتیب قطبی شدگی را از بین می‌برد.

رابطه دبای

موادی که ثابت زمانی سستی منحصربه‌فردی دارند، می‌توانند با رابطه دبای مدل شوند. این رابطه مشخصه‌ای از گذردهی الکتریکی نسبی را به‌عنوان تابعی از فرکانس ارائه می‌دهد. طبق این رابطه قسمت حقیقی ε در بالا و پایین فرکانس سستی ثابت می‌باشد.

ولی در نزدیکی فرکانس سستی با کاهش زیادی همراه است (به‌عنوان‌مثال در شکل زیر کاهش قسمت حقیقی ε در حوالی 22 گیگاهرتز قابل‌ملاحظه است). بعلاوه مقدار در بالا و پایین فرکانس سستی کوچک است و بیشترین مقداری که این کمیت اتخاذ می‌کند در فرکانس سستی اتفاق می‌افتد.

 

زمان سستی آب 

در محاسبات مربوط به ضریب دی‌الکتریک آب 30 درجه سانتی‌گراد، در‌می‌یابیم که مقدار ضریب دی‌الکتریک ساکن آن برابر با 76.47 و مقدار فرکانس بی‌نهایت (فرکانس نوری) این کمیت برابر با 4.9 می‌باشد و ثابت زمان سستی آن برابر با 72 پیکو‌ثانیه است.

 

نمودار کول- کول

گذردهی‌الکتریکی نسبی را می‌توان با نمودار کول- کول که تا حدودی شبیه به نمودار اسمیت می‌باشد، نمایش داد. در این نمودار بخش موهومی ضریب دی‌الکتریک بر محور عمودی و بخش حقیقی آن بر محور افقی نمایش داده می‌شود. هر نقطه بیانگر ضریب دی‌الکتریک مختلط در فرکانس آزمایش منحصربه‌فرد می‌باشد.

با رسم نقاط در فرکانس‌های مختلف برای یک ماده با تنها یک فرکانس سستی، نیم‌دایره‌ای ایجاد می‌شود که مرکز آن بر محور افقی قرار می‌گیرد.

همچنین نمودار کول- کول یک ماده با چندین فرکانس سستی، یک نیم‌دایره‌ (با توزیع متقارن) و یا یک قوس (توزیع نامتقارن) می‌باشد که مرکز آن در زیر محور افقی قرار می‌گیرد.

 

نمودار کول- کول آب 

منحنی شکل زیر، نیم‌دایره‌ای با مرکز واقع بر محور افقی را نشان می‌دهد. بیشترین مقدار جز موهومی ثابت دی‌الکتریک مساوی با شعاع نیم‌دایره خواهد بود. در این منحنی فرکانس در جهت پادساعت‌گرد افزایش می‌یابد.

بررسی ماکروسکوپیک رفتار دی‌الکتریک در میدان‌الکتریکی متغیر با زمان

در مدل‌سازی ماکروسکوپیک، برای ایجاد میدان متغیر با زمان، می‌توان یک منبع ولتاژ سینوسی به یک خازن صفحه موازی اعمال نمود. با حضور دی‌الکتریک در این مدار، جریانی باردار کننده متناسب با قسمت حقیقی ضریب دی الکتریک  و جریانی تلفاتی متناسب با قسمت موهومی  ضریب دی الکتریک ایجاد می‌شود.

به‌این‌ترتیب در این ساختار، تلفات ماده را با رسانایی G که با خازن صفحه موازی ایده‌آل موازی می‌باشد، مدل می‌کنیم.

به‌این‌ترتیب، روابط زیر برقرار می‌باشد:

با رسم ضریب دی‌الکتریک مختلط به‌عنوان یک بردار ساده، درمی‌یابیم که مؤلفه‌های حقیقی و موهومی با یکدیگر زاویه‌ی90 درجه می‌سازند و مجموع این دو بردار با محور زاویه‌ی  را تشکیل می‌دهد. تانژانت این زاویه را تانژانت تلفات یا تانژانت دلتا و یا ضریب تلفات (D) نامیده می‌شود.

این کمیت از آن‌ جهت مهم است که در اکثر موارد را از طریق اندازه‌گیری و محاسبه می‌کنند؛ بعلاوه اندازه‌گیری به‌عنوان کمیتی که بیانگر نسبت انرژی ذخیره‌شده به انرژی تلف‌شده می‌باشد، اهمیت فیزیکی بسیاری دارد.

روش‌های متداول تعیین ضریب دی‌الکتریک

 در ادامه، یک مرور کلی از شیوه‌های حوزه زمان و حوزه فرکانس که به‌طور‌‌معمول برای تعیین ضریب دی‌الکتریک به کار می‌رود را ارائه می‌دهیم. اگرچه این بررسی مروری کامل بر تمام شیوه‌های موجود نمی‌باشد.

در عوض شماری از روش‌هایی که به‌طور گسترده استفاده می‌شود را به همراه برخی از مزیت‌های آن‌ها، موردتوجه قرار می‌دهد. به‌طورکلی روش‌های اندازه‌گیری ضریب دی‌الکتریک، به دو دسته کلی تقسیم می‌شود:

• روش‌های مبتنی بر تجزیه‌وتحلیل حوزه زمان: ماده تحت آزمایش توسط سیگنال پالس و یا پله انرژی با زمان خیز کوتاه تحریک می‌شود. سپس به کمک نمونه‌برداری از پاسخ و به کمک روابط عکس تبدیل فوریه، پاسخ فرکانسی را به دست می آورند. در ادامه الگوریتمی برای محاسبه ضریب دی‌الکتریک و تانژانت تلفات به کار می‌رود.
• روش‌های مبتنی بر تجزیه‌وتحلیل حوزه فرکانس:  اساس کار این‌گونه است که ماده تحت آزمایش با سیگنال ورودی با فرکانس موردنظر تحریک می‌شود. پس از مشاهده پاسخ حالت ماندگار، الگوریتمی برای محاسبه‌ی ضریب دی‌الکتریک مختلط به کار می‌رود.

مقایسه شیوه های تعیین ضریب دی الکتریک 

شیوه‌های حوزه زمان و حوزه فرکانس، هردو کاربرد وسیعی در تعیین ضریب دی‌الکتریک دارند. بااین‌وجود شیوه‌های حوزه زمان که به‌طورمعمول برای اندازه‌گیری‌های باند وسیع به کار می‌روند، دقت کمی دارند.

درحالی‌که روش‌های حوزه فرکانس که برای اندازه‌گیری‌های باند باریک به کار می‌روند از دقت خوبی به‌ویژه در فرکانس‌های بالا برخوردار می‌باشند.

در این قسمت، شماری از روش‌های حوزه فرکانس ارائه‌شده است.

پروب کواکسیال

پروب کواکسیال انتها باز، برشی از خط انتقال است. برای اندازه‌گیری ضریب دی‌الکتریک به‌وسیله پروب کواکسیال اگر ماده تحت آزمایش مایع باشد، پروب را در مایع غوطه‌ور ‌می‌کنند. درصورتی‌که ماده تحت آزمایش جامد مسطح و یا پودر باشد، ماده را توسط پروب لمس می‌کنند.

با این کار میدان موجود در انتها و لبه پروب در اثر تماس با ماده تغییر می‌کند. به‌ این‌ترتیب با اندازه‌گیری سیگنال بازتابی می‌توانند ضریب دی‌الکتریک را محاسبه کنند.

یک سامانه متداول اندازه گیری ضریب گذردهی الکتریکی به روش پروب کواکسیال از یک تحلیلگر شبکه و یا یک تحلیلگر امپدانس، پروب کواکسیال و نرم‌افزار تشکیل می‌شود.

ویژگی‌های پروب کواکسیال در اندازه گیری ضریب دی الکتریک

ویژگی‌های این روش عبارت‌اند از: 

• پهن باند بودن
• ساده و راحت بودن
• بهترین روش برای مواد تحت آزمایش تلفاتی
• غیر مخرب (غیر تلفاتی)
• محدود بودن و پایین بودن دقت
• بهترین روش برای اندازه‌گیری‌های مربوط به مایعات و یا مواد نیمه جامد می‌باشد.

مفروضات مربوط به ماده تحت آزمایش:

• ضخامت نیمه بی‌نهایت دارد.
• برای اندازه‌گیری‌های مربوط به مواد همگن و همسانگرد به کار می‌رود.
• نمونه تحت آزمایش مسطح می‌باشد.
• در این ساختار شکاف هوایی وجود ندارد.

خط انتقال

در روش خط انتقال، ماده درون قسمتی از خط انتقال محصورشده قرار می‌گیرد. این خط انتقال معمولاً قسمتی از یک موجبر مستطیلی و یا خط هوایی کواکسیال می‌باشد.

در این روش با اندازه‌گیری سیگنال بازتاب و سیگنال انتقال‌، می‌توان و را محاسبه کرد. یک سامانه اندازه‌گیری با استفاده از خط انتقال از تحلیلگر شبکه، برشی از خط هوایی کواکسیال و یا برشی از موجبر و نرم‌افزار تشکیل می‌شود.

 ویژگی‌های خط انتقال در اندازه گیری ضریب دی الکتریک

ویژگی‌های این روش عبارت‌اند از:

• پهن باند- پهنای باند به‌وسیله طول نمونه محدود می‌شود
• به علت کاربردهای عملی از انتها محدود
• اندازه‌گیری‌های مربوط به مواد غیر همسانگرد، با موجبر مستطیلی امکان‌پذیر است
• قادر به تعیین مشخصات مواد مغناطیسی.
• دارای دقت محدود (وابسته به طول نمونه)

مفروضات مربوط به ماده تحت آزمایش:

• در این روش نمونه، برش مقطعی ثابت را پر می‌کند
• وجه‌های آن سلیس و مسطح بوده و بر محور طولی عمود می‌باشد
• برای اندازه‌گیری‌های مربوط به مواد همگن به کار می‌رود
• شکاف هوا در دیواره‌ها وجود ندارد

فضای آزاد

روش‌ فضای آزاد، آنتن‌هایی را برای متمرکز کردن انرژی مایکروویو بر روی ورقه‌ای از ماده، به کار می‌گیرد. به تجهیزات خاصی جهت نصب ماده نیاز ندارد.

این روش غیر تماسی بوده و برای اندازه‌گیری‌های مربوط به نمونه موجود در دمای بالا مناسب می‌باشد. یک سامانه اندازه گیری ضریب گذردهی الکتریکی به روش فضای آزاد از تحلیلگر شبکه، آنتن‌ها، قوس‌ها و نرم‌افزار و… تشکیل می‌شود.

 

ویژگی های فضای آزاد در اندازه گیری ضریب گذردهی الکتریکی 

ویژگی‌های این روش عبارت‌اند از:

• بدون تماس
• lغیر مخرب (غیر تلفاتی)
• مناسب برای اندازه‌گیری‌های فرکانس بالا
• بهترین روش برای اندازه‌گیری مربوط به دماهای بالا
• به خاطر سایر نمونه از انتها محدود
• قطبش آنتن می‌تواند برای مواد غیر همسانگرد متغیر باشد
• قادر به تعیین مشخصات مواد مغناطیسی

مفروضات مربوط به ماده تحت آزمایش:

• نمونه‌های بزرگ و مسطحی که به‌صورت موازی با چیدمان قرار می‌گیرد
• همگن

در شکل زیر دو چیدمان متداول اندازه گیری ضریب دی‌ الکتریک به این روش، نشان داده‌شده است.

محفظه تشدیدگر

محفظه‌های تشدیدگر، ساختارهایی با ضریب کیفیت (Q) بالا می‌باشند که در فرکانس‌های خاصی تشدید می‌کنند. در این روش نمونه تحت آزمایش بر فرکانس مرکزی و ضریب کیفیت Q محفظه تأثیر می‌گذارد. به کمک این پارامترها، می‌توان ضریب دی‌ الکتریک و نفوذپذیری مغناطیسی را در فرکانسی مشخص محاسبه نمود.

 

 

یک سامانه اندازه‌گیری ضریب دی‌الکتریک به روش محفظه تشدیدگر از تجهیزات محفظه تشدیدگر، تحلیلگر شبکه و نرم‌افزار تشکیل می‌شود.

ویژگی های محفظه تشدیدگر در اندازه گیری ضریب دی الکتریک مواد 

ویژگی‌های روش‌های تشدیدگر:

• اندازه‌گیری در محیطی با امپدانس محیط بالا صورت می‌گیرد.
• اندازه‌گیری منطقی با نمونه‌هایی با اندازه کوچک امکان‌پذیر است.
• اندازه‌گیری‌ها تنها در یک یا چند فرکانس صورت می‌گیرد.
• این روش اندازه‌گیری برای مواد تحت آزمایش کم تلف مناسب می‌باشد.

 

روش خازن صفحه موازی

روش خازن صفحه موازی، یکی از سریع‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های تعیین ضریب دی‌الکتریک می‌باشد. در این روش، لایه نازکی از ماده جامد مسطح و یا مایع تحت آزمایش میان دو الکترود مسطح ساندویچ می‌شود. به‌این‌ترتیب خازن صفحه موازی تشکیل می‌شود و به کمک ظرفیت این خازن، ضریب دی‌الکتریک ماده محاسبه می‌شود. این روش تنها قادر به اندازه‌گیری است و برای اندازه‌گیری‌های فرکانس پایین این کمیت به کار می‌رود.

 

انتخاب مناسب‌ترین روش اندازه‌گیری مشخصات الکترومغناطیسی ماده 

 عوامل بسیاری در انتخاب مناسب‌ترین روش اندازه‌ گیری ضریب دی‌ الکتریک مواد نقش دارند.

 

برخی از این عوامل عبارت‌اند از:

• مقادیر مورد انتظار و
• دقت اندازه‌گیری موردنیاز
• خواص مواد (برای مثال همگنی و همسانگردی)
• محدودیت‌های اندازه نمونه
• شکل مواد (جامد، مایع، گاز، ورقه، پودر و …)
• فرکانس کار
• مخرب یا غیر مخرب
• تماسی یا غیر‌تماسی
• دما
• هزینه
• و …

در زیر خلاصه‌ای از روش‌های اشاره‌شده و محدوده فرکانسی عملکرد هر روش ارائه‌شده است: