Đối với nhiều ngành công nghiệp, việc hiểu rõ tính chất vật liệu sẽ giúp rút ngắn quy trình thiết kế, giám sát quá trình sản xuất và đảm bảo chất lượng. Mỗi vật liệu đều có các tính chất điện riêng tùy theo tính chất điện môi. Việc đo chính xác những tính chất này giúp các nhà khoa học và các kỹ sư sử dụng vật liệu một cách hiệu quả. Các phép đo chất điện môi cung cấp thông số thiết kế quan trọng trong lĩnh vực điện tử ứng dụng như mức hao tổn chất cách điện cáp, trở kháng chất nền hoặc tần số của bộ cộng hưởng điện môi. Gần đây nhất, kiến thức về các tính chất điện môi cũng được áp dụng trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, ô tô, thực phẩm, y tế.
Hệ thống đánh giá vật liệu phải bao gồm các thiết bị đo chính xác, thiết bị kiểm tra vật liệu được kiểm tra (MUT) và phần mềm tính toán/hiển thị các thông số vật liệu. Keysight cung cấp cho người dùng các giải pháp nhanh, chính xác và không gây tổn hại.
Các thiết bị đo như máy phân tích mạng vector, máy phân tích trở kháng và máy đo LCR có thể đo chính xác với dải tần rộng lên tới 1.1 THz. Thiết bị kiểm tra dựa trên các phương pháp như đầu dò đồng trục, bản song song, đường truyền đồng trục/ống dẫn sóng. free space và khoang cộng hưởng. Phần mềm đo tính chất vật liệu đi kèm giúp đơn giản hóa quá trình đo hằng số điện môi và độ dẫn từ. Bảng dưới đây là ví dụ về các sản phẩm mà giải pháp kiểm tra tính chất vật liệu của Keysight có thể đo được.
Phương pháp kiểm tra
Có rất nhiều phương pháp để kiểm tra tính chất điện môi của vật liệu. Tùy thuộc vào loại MUT, người dùng cần áp dụng phương pháp kiểm tra phù hợp. Giải pháp của Keysight đáp ứng yêu cầu của từng phương pháp.
Phương pháp đầu dò đồng trục
Phương pháp đầu dò đồng trục phù hợp kiểm tra vật liệu ở dạng lỏng hoặc semi-solid (bột). Đây là phương pháp kiểm tra đơn giản, tiện lợi, không phá huỷ và chỉ cần một lần đo. Về cơ bản, hệ thống bao gồm một máy phân tích mạng vector hoặc máy phân tích trở kháng, một đầu dò đồng trục và phần mềm hỗ trợ. Phần mềm và đầu dò sẽ bao gồm trong bộ đầu dò điện môi Keysight N1501A. Dải đo điều chỉnh từ 10MHz đến 50 GHz tuỳ loại máy phân tích và đầu dò.
Đầu dò nhiệt độ cao (Hình a) có thể hoạt động với dải nhiệt độ rộng (-40 đến +200°C). Đầu dò nhiệt độ cao với mặt bích lớn để đo các vật liệu có bề mặt phẳng ở dạng rắn, lỏng hoặc semi-solid. Đầu dò mỏng (b) phù hợp với thùng lên men, buồng thử phản ứng hoá học học thiết bị có độ mở nhỏ. Đầu dò hiệu suất (c) với thiết kế nhỏ gọn nhưng cho hiệu suất đo nhiệt độ và tần số cao. Đầu dò có thể được hấp tiệt trùng, phù hợp yêu cầu khử trùng áp dụng cho các ngành công nghiệp thực phẩm, y tế và hóa chất.
Phương pháp transmission line
Phương pháp transmission line là phương pháp băng rộng dùng cho vật liệu rắn . MUT sẽ được đặt bên trong một đường truyền khép kín.
Phương pháp Free space
Phương pháp free space sử dụng ăng ten để tập trung năng lượng sóng viba tại hoặc thông qua một tấm vật liệu. Đây là phương pháp đo không tiếp xúc có thể áp dụng ở nhiệt độ cao. đặc biệt có thể ứng dụng ở tần số mm-Wave.
Phương pháp resonant cavity (khoang cộng hưởng)
Khoang cộng hưởng là các cấu trúc Q cao cộng hưởng ở các tần số nhất định. Một mẫu vật liệu ảnh hưởng đến tần số trung tâm và tần số Q của khoang, đưa ra các thông số từ đó có thể tính được hằng số điện môi. Keysight cung cấp bộ cộng hưởng split cylinder 85072A 10GHz, và bộ cộng hưởng SPDR.
Phương pháp tụ bản song song
Trong phương pháp tụ bản song song, một tấm vật liệu được kẹp giữa hai điện cực để tạo thành một tụ điện. Phương pháp này cung cấp phép đo chính xác và tần số thấp đối với tấm vật liệu mỏng hoặc chất lỏng. Về cơ bản, hệ thống bao gồm một máy đo LCR hoặc máy phân tích trở kháng. Keysight cũng cung cấp nhiều loại thiết bị kiểm tra như 16451B, 16452A và16543A tuỳ thuộc vào loại vật liệu và dải tần có thể lên đến 1GHz.
Phương pháp đo cảm kháng
Phương pháp này đo độ dẫn từ bằng cách đo cảm kháng của vật liệu (lõi xuyến). Để thực hiện, MUT sẽ được quấn vài vòng dây xung quanh và đo cảm kháng ở các đầu dây. Đối với cuộn cảm vòng đơn không bị rò từ thông khi lắp lõi xuyến, bộ kiểm tra vật liệu từ Keysight 16454A sẽ là công cụ lý tưởng.
Hệ thống kiểm tra
Keysight cung cấp thiết bị kiểm tra và đo lường phù hợp với nhiều loại vật liệu. Phần mềm hỗ trợ tùy thuộc vào yêu cầu phương pháp hoặc thiết bị kiểm tra. Xem tài liệu liên quan để biết thêm thông tin.
Thiết bị cố định và kiểm tra
Dòng sản phẩm thiết bị kiểm tra của Keysight được tóm tắt trong Hình 2. Tham khảo Bảng 1 để biết thêm thông tin về các thiết bị kiểm tra.
Phần mềm
Phần mềm đo tính chất điện môi Keysight N1500A giúp máy phân tích mạng vector đo hằng số điện môi và độ dẫn từ hiệu quả hơn. Phần mềm hướng dẫn người dùng thiết lập và kiểm tra, chuyển đổi dữ liệu S-parameter sang định dạng dữ liệu tùy chọn và hiển thị kết quả chỉ trong vài giây. Kết quả hiển thị dưới dạng biểu đồ với nhiều định dạng: εr. , εr.. , tan δ, μr. , μr.. , tan δµ and Cole-Cole.
Phần mềm hỗ trợ đa dạng phương pháp kiểm tra và mô hình toán học để đáp ứng hầu hết nhu cầu đo. Option hiệu chuẩn free-space trang bị chức năng hiệu chuẩn GRL (gated reflect line) độc quyền của Keysight để kiểm tra tính chất vật liệu trong không gian mở. Option arch reflectivity tự động hoá phương pháp NRL arch dùng để đo tín hiệu phản xạ khỏi bề mặt mẫu. Option khoang cộng hưởng cho độ chính xác và độ phân giải tổn hao điện môi cao nhất.
Máy phân tích mạng Keysight, lên tới 1.1THz
Máy phân tích trở kháng độ chính xác cao E4990A 20Hz - 120MHz
