[发明专利]一种测量固体介质相对介电常数的实验装置

说明书

技术领域

本发明属于介电常数测量装置领域，更具体地，涉及一种测量固体介质相对介电常数的实验装置。

背景技术

介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数，又称诱电率，与频率相关,介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积，如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降，理想导体内部由于静电屏蔽场强总为零，故其介电常数为无穷。相对介电常数，其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比，该值也是材料贮电能力的表征，也称为相对电容率，不同材料不同温度下的相对介电常数不同，利用这一特性可以制成不同性能规格的电容器或有关元件。

相对介电常数ε_r可以用静电场用如下方式测量：首先在两块极板之间为真空的时候测试电容器的电容C₀，然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后测得电容C_x，然后相对介电常数可以用下式计算

相对介电常数是反映电介质材料在静电场中极化特性的物理参数，用于衡量绝缘体储存电能的性能，不同材料的相对介电常数不同，利用这一特性可以制成不同性能规格的电容器或有关元件，从而应用到科学研究与工业生产的各个领域，理解介电常数的物理意义和测量原理，掌握固体介质相对介电常数的测定方法，是高校理工类实验中的重要内容，然而，当前的测量介电常数的设备大都不适用于实验室的应用环境，存在设计不合理、测量结果不够准确等缺点，为此研制出了一种新型的测量固体介质相对介电常数的实验装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种测量固体介质相对介电常数的实验装置，通过移动轴和螺母设计，与现有技术中直接旋转移动轴相比，其目的在于在通过旋转螺母使得移动轴上下移动，从而调整上下极板之间的距离，由此解决由于直接旋转移动轴改变上下极板之间的平行度而引起的测量误差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种测量固体介质相对介电常数的实验装置，其特征在于，该装置包括底座、下极板、罩壳、轴套和移动轴，

所述底座是其他元件的载体，所述下极板设置在该底座上，所述移动轴呈T型，该T型的水平部分为上极板，该上极板与所述下极板相对平行设置，所述T型的竖直轴部分外表面设置有与螺母配合的螺纹，该螺母旋转使得所述移动轴上下运动，进而调整所述上下极板之间的间距，其中，所述螺母旋转过程中通过限位元件使其不发生竖直方向的位移，该限位元件包括设置在所述螺母下方的轴套和罩壳，所述轴套套在所述移动轴的竖直轴上，用于限制所述螺母向下移动，所述罩壳上设置有台阶位，该台阶位与所述螺母配合限制其向上移动；

此外，所述上下极板上分别连接有导线，通过该导线与外界的测量仪器连接。

进一步优选地，所述底座上设置有盖板，用于放置所述罩壳。

进一步优选地，所述底座、盖板和罩壳的材料优选采用绝缘材料。

进一步优选地，所述移动轴的竖直轴外表面设置有凹槽，在所述盖板上设置有该凹槽配合的凸台，用于确保所述T型构件上下移动的垂直度。

进一步优选地，所述盖板上设置有两个接线孔，分别与所述导线连接。

进一步优选地，所述罩壳的上方设置有通孔，用于放置千分表测量头。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明通过采用移动轴的设计，使得上极板和该移动轴的竖直轴为一个整体，与现有技术相比，减少上极板与竖直轴装配过程中的误差，从而改变上极板的水平度，进而改变上下极板之间的平行度，影响测量结果的准确性；

2、本发明通过采用移动轴和螺母的配合，螺母在旋转过程中，螺母和移动轴要发生相对运动，通过限制螺母的上下移动，使得移动轴上下运动而不旋转，不改变上下极板的平行度；此外，由于移动轴不发生旋转，使得上下极板之间圆周上不发生相对位移，不发生转动，使得设备在测量过程中，保证了整个测量过程的系统环境恒定,与初始状态相比，减少变量，提高测量精度；

3、本发明通过采用不旋转的移动轴的设计，增大了上下极板之间的可调距离，因而使得上下极板的截面面积可以根据待测物体的截面积设定，不受待测物体的尺寸影响，扩大使用范围；