電介質(zhì)特性

介電常數(shù)ε絕緣材料的介電常數(shù)是相對(duì)介電系數(shù)εr 與真空介電系數(shù)ε0 的乘積。

ε = εr ε0

ε0 = 0.08854 Pf / cm = 8.85419?10 －12 F/m
相對(duì)介電系數(shù)εr
絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)與電極間充滿絕緣材料的電容器的電容量Cx和真空中電極組的電容量C0有關(guān)。
使用下列方程式：
εr = Cx / C0
介電系數(shù)是一種絕緣材料極化能力的度量。
測(cè)量原理
電介質(zhì)的特性通常通過(guò)測(cè)量電容器電容量的變化來(lái)確定，借以研究用作電介質(zhì)的各種材料。
測(cè)試材料作為電介質(zhì)放置在兩個(gè)電極中間，電極與材料的表面緊密接觸。介電系數(shù)用測(cè)得的電極電容及其幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算。

電容物位測(cè)量
電容測(cè)量原理的工作以電容器為基礎(chǔ)。交流電流在兩個(gè)電極間形成電場(chǎng)，電容器的特征值電容量C（pF）由下列因數(shù)確定：
? 電極的距離（S）
? 電極的表面積（A）
? 電極間材料的介電常數(shù)
物位測(cè)量的測(cè)量電容器由導(dǎo)電的容器壁和在容器中的電容電極組成。如果電容電極固定在容器內(nèi)，則電極間的距離及電極的表面積固定不變。在此情況下，電容只取決于容器中
ε0（電場(chǎng)常數(shù)，真空介電系數(shù)）是一個(gè)數(shù)字常
ε0 ＝ 8.854 pF/
相對(duì)介電常數(shù)εr（在測(cè)量技術(shù)中簡(jiǎn)寫為dk ）是一個(gè)*的材料常數(shù)，它適用于每一種材料，描述電容器在填充了某種材料時(shí)與填充空氣時(shí)電容量變化的關(guān)系。εr 是一個(gè)沒(méi)有量綱的數(shù)字。無(wú)論在什么條件下，空氣的εr都等于1。假如在填充的過(guò)程中，把探頭與容器壁間的空氣用另一種材料代替，那么電容量始終都增加。
為了保證探頭電容量變化的量值足夠大，被測(cè)產(chǎn)品的介電常數(shù)必須足夠大。介電常數(shù)大于2的應(yīng)用，通常不必加以區(qū)分并易于處理。測(cè)量介電常數(shù)小于2的產(chǎn)品，采取例如應(yīng)用接地管（借減少極間距離提高探頭的靈敏度）或適當(dāng)大的探頭等方法，使電容量的變化達(dá)到足夠大。
其它的測(cè)量原理偶爾會(huì)被用到。不管怎樣，介電常數(shù)都不影響導(dǎo)電材料的測(cè)量。在此情況下，始終假設(shè)電容量的變化足夠大。

微波物位測(cè)量
光是電磁頻譜中zui為熟悉的波，每個(gè)人每天都要面對(duì)。微波是電工技術(shù)在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的電磁波。物位測(cè)量應(yīng)用微波技術(shù)檢測(cè)材料的表面。
微波的物理特性很特別，幾乎不受氣體的差別的影響。實(shí)際上，在真空中微波的傳輸沒(méi)有問(wèn)題，高溫、高壓、結(jié)垢和冷凝物的影響也可以忽略。這些特性使微波技術(shù)與其它測(cè)量原理相比，是zui常用的測(cè)量原理之一。
微波原理：
基本上，微波技術(shù)原理是一種跟蹤系統(tǒng)，它以很短波長(zhǎng)的電磁波工作。
微波原理也稱為雷達(dá)測(cè)量。雷達(dá)信息通過(guò)發(fā)射器、發(fā)射天線、目標(biāo)、接收天線和接收器組成的通道發(fā)射和接收。發(fā)射器是高頻輸出源，以波束形式發(fā)射高頻輸出。高頻輸出只有一部分到達(dá)雷達(dá)接收器，是漫反射還是全反射，取決于幾何結(jié)構(gòu)和材料特性。
微波測(cè)量過(guò)程是測(cè)量傳輸時(shí)間的過(guò)程。測(cè)量?jī)x表測(cè)定微波的傳輸時(shí)間，并將其轉(zhuǎn)換為與物位成比例的0/4 …20 mA信號(hào)。
在無(wú)障礙的儲(chǔ)罐內(nèi)，微波測(cè)量的效果與介電常數(shù)為2時(shí)一樣。
在管道（旁通/湍流管）內(nèi)測(cè)量，要求介電常數(shù)值為1.4。

當(dāng)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)小到一定值時(shí)，雷達(dá)波的有效反射信號(hào)衰減過(guò)大，導(dǎo)致液位計(jì)無(wú)法正常工作，因此被測(cè)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)必須大于產(chǎn)品所要求的一個(gè)zui小值。
雷達(dá)液位計(jì)
　　(1)測(cè)量原理
　　利用雷達(dá)波測(cè)量油罐液位是一項(xiàng)新技術(shù)，雷達(dá)液位計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，只有天線伸進(jìn)罐中，故使用維護(hù)費(fèi)用低。雷達(dá)表使用微波，對(duì)液位的測(cè)量通常在10GHz附近。雷達(dá)波傳導(dǎo)的距離由發(fā)射波與反射波的頻率計(jì)算，油罐相對(duì)來(lái)說(shuō)高度不大，而要求分辨率較高，所以測(cè)量反射時(shí)間幾乎是不可能的，解決辦法是改變發(fā)射波的頻率，測(cè)量發(fā)射波與反射波的頻率差，即可計(jì)算出雷達(dá)波傳輸?shù)木嚯x。這種液位計(jì)盡管與浮子式相比一次性投資高，但使用費(fèi)用非常低。
　　(2)溫度、壓力及物料特性對(duì)測(cè)量的影響與罐內(nèi)溫度的關(guān)系
　　微波傳播不需要空氣介質(zhì)，因此其傳播速率幾乎不受溫度變化的影響。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)T=500℃時(shí)，反射時(shí)間的變化為002％；T=2000℃時(shí)，反射時(shí)間的變化遠(yuǎn)小于003％。因此雷達(dá)液位計(jì)*適合對(duì)高溫介質(zhì)進(jìn)行物位測(cè)量。
　　(3)與罐內(nèi)操作壓力的關(guān)系
　　微波傳播幾乎不受空氣密度變化的影響，因此雷達(dá)液位計(jì)能在真空或受壓狀態(tài)下正常工作，真空狀態(tài)下微波傳播速率相對(duì)空氣狀態(tài)下僅變化0.029％；但當(dāng)操作壓力高到某一范圍時(shí)，壓力對(duì)測(cè)量帶來(lái)的誤差就不容忽視。
　　(4)物料特性對(duì)測(cè)量的影響
　　易揮發(fā)性氣體和惰性氣體對(duì)雷達(dá)液面計(jì)的測(cè)量均沒(méi)有影響。但液體介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)、液體的湍流狀態(tài)、氣泡大小等被測(cè)物料特性，對(duì)微波信號(hào)的衰減，應(yīng)引起足夠的重視。當(dāng)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)小到一定值時(shí)，雷達(dá)波的有效反射信號(hào)衰減過(guò)大，導(dǎo)致液位計(jì)無(wú)法正常工作，因此被測(cè)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)必須大于產(chǎn)品所要求的一個(gè)zui小值。隨著產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的豐富和軟件處理技術(shù)的不斷完善，有些產(chǎn)品幾乎不受相對(duì)介電常數(shù)的影響，如西門子推出的LR400可以用于相對(duì)介電常數(shù)為1.5的應(yīng)用場(chǎng)合。
　　另外，液體的湍動(dòng)和泡沫大小對(duì)微波有散射和吸收作用，從而造成對(duì)微波信號(hào)的衰減，這將影響液位計(jì)的正常工作?？傊走_(dá)液位計(jì)對(duì)于高粘度介質(zhì)(如瀝青)、有害介質(zhì)和液面波動(dòng)劇烈的介質(zhì)的儲(chǔ)罐，無(wú)疑是一個(gè)明智的選擇。