[发明专利]铁电薄膜材料介电性能多频率自动测试方法及装置

摘要

铁电薄膜材料介电性能多频率自动测试方法及装置是一种铁电功能陶瓷材料的测试方法及装置，其测试方法为：将待测铁电薄膜的任意一端与信号发生器的输出端的负电极相连，将该待测铁电薄膜的另一端的电极与一个已知阻值的电阻的任意一端串联，该电阻另一端与信号发生器输出端的正电极相连，以信号发生器输出端的负电极作为参考地；对采样得到的信号用数字相敏检测的方法进行计算，得出这两端信号的幅度V₀和V_p以及这两端信号之间的相位差θ；所谓数字相敏检测方法是指将待测信号经过模拟/数字变换后，由微处理器进行数字解调计算。得到待测铁电薄膜的等效电容量C_p和等效电阻值R_p；得到待测铁电薄膜的相对介电常数ε_r和介质损耗tgδ；

主权项

1、一种铁电薄膜材料介电性能多频率自动测试方法，其特征在于测试方法为：1)、将待测铁电薄膜的任意一端与信号发生器的输出端的负电极相连，将该待测铁电薄膜的另一端的电极与一个已知阻值的电阻的任意一端串联，该电阻另一端与信号发生器输出端的正电极相连，以信号发生器输出端的负电极作为参考地；2)、设置信号发生器，使其输出待测频率点下的正弦波；对该已知电阻的两端的正弦电压信号进行同步采集，至少采集一个完整周期的信号，采样频率根据具体所采用的数字相敏检测算法的要求设定；对采样得到的信号用数字相敏检测的方法进行计算，得出这两端信号的幅度V0和Vp以及这两端信号之间的相位差θ；所谓数字相敏检测方法是指将待测信号经过模拟/数字变换后，由微处理器进行数字解调计算。3)、根据式$C_P=\frac{\left|\sin \theta \right|*V_0}{R*2*\pi *f*V_P},$ $R_P=\frac{R}{\frac{\left|\cos \theta \right|*V_0}{V_P}-1}$ 得到待测铁电薄膜的等效电容量Cp和等效电阻值Rp；根据式${ϵ}_r=\frac{C_{p}t}{{ϵ}_{0}A},$ $\mathrm{tg\delta }=\frac{1}{2\mathrm{\pi f}{C}_p{R}_p}$ 得到待测铁电薄膜的相对介电常数εr和介质损耗tgδ；式中V0为测量辅助分压电阻(2)与信号发生器(1)输出端正电极相连端的正弦电压信号的幅值；Vp为测量辅助分压电阻(2)与待测铁电薄膜连接端的正弦电压信号的幅值，θ为测量辅助分压电阻(2)两端(即以上两路)的正弦电压信号之间的相位差，f为信号发生器产生的正弦波的频率，R为已知电阻的阻值；t为待测铁电薄膜的厚度，A为待测铁电薄膜的电极面积，ε0为真空介电常数。