CN105137199B - 基于网络分析仪的介质介电常数测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，包括：利用网络分析仪和网络检测电路，调整好检测电路参数；以设定频率测量电磁波经过介电常数已知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；拟合相位差和介电常数之间的关系，建立关系模型；调整检测信号频率重复测量，反复建立相位差和介电常数关系模型，直到得出最佳检测频率和相应的最佳检测关系模型；以最佳检测频率测量电磁波经过介电常数未知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；利用最佳检测模型计算得到介电常数未知的介质的介电常数。本发明提供方法操作简单，可选用非综合性网络分析仪，成本较低，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及介电常数测量技术，尤其涉及一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法。
背景技术
在电磁波理论中，电磁波与介质的相互作用及场变化主要是通过研究其介质的介电常数来进行分析，因为不同物质的复介电常数有着本质的区别，它表征了介质与电磁场之间的相互作用，反应了介质电场能量存储与损耗大小；在物理学上研究人员在研究不同电介质及其性质也是利用介电常数去研究；在微波遥感领域，典型地物的介电常数是其研究地物如土壤、植被、深林、海水、冰雪等的散射特性的关键部分；因为微波遥感机理研究中所接收到的地物信息，一部分反映了目标的几何特征，其余几乎反映的都是介电常数的相关信息。因此要想得到相关的地物信息，必须建立这些地物信息与介电常数之间的理论公式或经验模型，不管是在主动微波遥感的研究中还是在被动微波遥感的研究中，接收到的微波信号里面含有了被测样品的介电常数的信息，是关于被测样品介电常数的函数。在化学化工方面，介电常数是反应物质特性的一个重要参数。在微波作用下的化学反应中，了解各种常用试剂的等效复介电常数，可以进一步了解其对微波吸收和反射的情况。在化学工业中，介电常数的测量更是对化工生产和物质特性研究有着重要意义。在微波技术领域，微波技术正快速向前发展，微波技术的发展要求微波电路集成化、小型化，这就促进了微波介质材料与器件的发展。微波介质材料与器件其主要工作特性是由在微波下测量的介电常数、介电损耗、介电常数温度系数等介质参数来表征。食用植物油的组织、成分、结构、状态等都和它们的介电特性有密切的关系，研究和认识食用油介电特性可以更好地对食用油的成分、组织、状态等品质进行分析和监控，也可以有效地利用介电特性进行食用植物油加工，所以在食用植物油品质检测方面，介电常数也是一个很重要的参数。
除在上述领域得到广泛应用外，测量介电常数也在许多需要水分测量技术的领域起着重要的作用，最典型的如介电法测量土壤水分。在介电物理学中介电常数本来是用于描述介电材料在电场中被极化程度的物理量，然而土壤物理学的研究结果表明土壤介电常数本身包含了反映土壤品质与性质的丰富信息。利用统计数学的回归方法已经证明，无论上壤的构成成分与质地有何差异，土壤含水率与水一土混合物复介电常数的实部分量总是呈确定性的单值函数关系，这一结论的重要性在于它表明土壤含水率的测定可以通过含水土壤介电常数的测定而间接确定。
目前，介质介电常数的测量方法主要有以下几类：时域反射法、传输/反射法、多状态法、多厚度法、谐振腔法和自由空间法等。从测量原理上来说，又可以分为两大类：网络参数法和谐振腔法。网络参数法主要是指将样品即传感器视为一端口或双口网络，利用上述方法测出其表征网络特性的参数，通常是散射参数、复反射系数等，据此推算出介质的介电常数。网络参数法中基于传输/反射参数的传输线法因为具有测量频带宽、测量方法简单且精度高、对同轴和波导***均适用等特点得到广泛的应用。该方法由Nicolson、Ross与Weir等人于二十世纪七十年代提出，称之为NRW传输/反射法。该方法中，待测材料样本被置于空气传输线(波导或者同轴线)中构成互易二端口网络，通过自动矢量网络分析仪(VectorNetwork Analyzer，即VNA)测量该传输线的二端口网络的散射参数，然后通过散射方面反演出材料的相对介电常数。尽管该方法具有简单且具有较高的精度，同时对波导和同轴***均适用等优点，但该方法仍存在很多的问题。一般认为复介电常数测量方法的选择主要取决于试样的工作频率、介电常数值的高低、损耗的大小以及试样的尺寸等。针对这些问题，在上述方法基础上，学者们不断进行研究，由此出现了各种测量新方法。例如，已有文献(如：田步宁，微波网络分析技术新进展及其应用研究，西安电子科技大学，2002；田步宁等，微波电路基片复介电常数无损测量的简单方法，西安电子科技大学学报，2002，04:543-546；田步宁等，传输/反射法测量复介电常数的若干问题，电波科学学报，2002，01:10-15；赵才军等，改进的同轴传输/反射法测量复介电常数，仪器仪表学报，2011，03:695-700；景莘慧等，基于同轴线的传输/反射法测量射频材料的电磁参数，宇航学报，2005，05:630-634)对传输/反射法测量线性材料的复介电常数的厚度谐振、多值性问题、样本长度(或厚度)和样品在测量夹具中的位置测量误差对测量结果的影响及解决方法进行了研究；根据传输/反射法测量微波吸收材料电磁参数的理论，研究了被测试样的长度和试样在同轴线中位置的测量误差对微波吸收材料电磁参数测量结果的影响，并提出减小误差的方案。
尽管如此，上述介电常数测量方法均存在着仪器成本高、测量装置的***结构复杂以及对测量样本要求较高等问题，难以大范围推广应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，该方法利用网络分析仪测量介质的介电常数，使用的仪器成本低，测量***容易实现，便于大范围推广。
本发明的原理是：电磁波在介质中的传播速度可通过式1计算得到：
(式1)
式1中：C为电磁波在真空中的传播速度(C＝3×108m/s)，ε为介质的介电常数。当传播的距离不发生改变时，则电磁波在介质中传播的时间和介电常数的平方根成正比，即表示为式2：
(式2)
式2中，k为常数。
进一步地，当电磁波的频率一定，传播的距离不变时，电磁波在介质中传播的相位差和介电常数的关系为式3：
(式3)
式3中，表示相位差，ε表示介电常数，2πfk为常数。
由此可知，电磁波在介质中传播的相位差和介质的介电常数之间存在确定的函数关系，可以通过测量电磁波在介质中传播前后的相位差得到介电常数。具体通过测量信号经过介质前后的相位差，拟合介电常数和相位差的关系，以得到介电常数和相位差之间的函数关系式。测试信号的频率在10MHz-210MHz之间，可以通过实验比较各个频率得到的相位差和介电常数之间的关系模型相关系数大小，挑选出最佳的测试频率。建立模型选用介电常数已知的介质。根据介电常数和相位差之间的函数关系式，即可由相位差得到介电常数。
本发明提供的技术方案是：
一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，包括如下步骤：
1)利用网络分析仪和网络检测电路，调整好检测电路参数；
在本发明实施例中，所述网络分析仪为美国S&A公司的网络分析仪250B测试***；所述网络检测电路为π型网络测试电路；所述检测电路参数主要包括检测信号频率和用于减小误差的π网络阻抗匹配电路中各个电阻的阻值。
所述网络分析仪250B测试***包括信号发生器、频率计数器、衰减器、功率分配器、30dB衰减器、延长器/线平衡器、相位计和电压表；所述250B测试***的信号发生器产生一个信号，经过衰减器衰减后，由功率分配器将信号分为两路电信号，一路经过30dB衰减器后作为参考信号，另一路信号经过延长器/线平衡器后进入π型网络测试电路；所述π型网络测试电路由对称的双π型回路组成，包括输入衰减器、输出衰减器和检测探头；所述输入衰减器和输出衰减器用于使得π型网络的阻抗和250B测试***的阻抗相匹配；所述检测探头为平行两针式探头，探头上两探针的距离固定不变；信号经过π型网络后得到测试信号；用相位计和电压表分别测量参考信号和测试信号的相位差和幅度衰减。
2)以设定频率测量电磁波经过介电常数已知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；
所述介电常数已知的介质为多种。在本发明实施例中，所述介电常数已知的介质为15种；这些介电常数均匀分布在1～80。
3)拟合相位差和介电常数之间的关系，建立关系模型；
所述相位差和介电常数的关系模型为上述式3。
4)调整检测信号频率，重复步骤2)和3)，反复建立相位差和介电常数关系模型，直到得出最佳检测频率和相应的最佳检测关系模型；
检测信号频率具体为10MHz～210MHz之间每隔10MHz产生一个测试信号；步骤4)所述最佳检测频率，具体为测量上述各个频率经过所设定的多种介电常数已知的介质前后的相位差，将介电常数平方根和相位差进行线性拟合，比较各个频率得到的关系模型相关系数R的大小，选取相关系数最大时的频率为最佳检测频率；该检测频率下检测得到的相位差和介电常数平方根进行线性拟合得到的关系模型，作为所述最佳检测关系模型。
5)以最佳检测频率测量电磁波经过介电常数未知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；
6)利用步骤4)得到的最佳检测模型，计算得到介电常数未知的介质的介电常数，完成检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，通过网络分析仪测量相位差传输参数，通过测得的相位差得出介电常数，具体包括：利用网络分析仪和网络检测电路，调整好检测电路参数；以设定频率测量电磁波经过介电常数已知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；拟合相位差和介电常数之间的关系，建立关系模型；调整检测信号频率重复测量，反复建立相位差和介电常数关系模型，直到得出最佳检测频率和相应的最佳检测关系模型；以最佳检测频率测量电磁波经过介电常数未知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；利用最佳检测模型计算得到介电常数未知的介质的介电常数；本发明提供方法操作简单，且所使用的网络分析仪可选用非综合性的网络分析仪，成本较低，易于推广。
附图说明
图1是本发明方法的流程框图。
图2是网络分析仪和π型网络测试的电路图；
其中，网络分析仪包括信号发生器、频率计数器、衰减器、功率分配器、30dB衰减器、延长器/线平衡器、相位计和电压表；网络分析仪的信号发生器产生一个信号，经过衰减器衰减后，由功率分配器将信号分为两路电信号，一路经过30dB衰减器后作为参考信号，一路信号经过延长器/线平衡器后进入π型网络；π网络由对称的双π型回路组成，R1、R2和R3构成输入衰减器，R4、R5和R6构成输出衰减器；π型网络里连有测量探头，探头可选用平行两针式探头，探头上两探针的距离固定不变。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
本发明提供一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，该方法利用网络分析仪测量介质的介电常数，使用的仪器成本低，测量***容易实现，便于大范围推广。
在土壤水分测量的领域，介电常数是一个很有效的中间变量，通过测量介电常数可以很有效地测量土壤中所含的水分。利用网络分析仪测量介质介电常数的方法便可用于对土壤水分的测量，不仅在成本上远远低于现有方法采用TDR仪(Time DomainReflectomtry，时域反射仪)的成本，而且能有效而又快速地测量土壤水分。
近几年来，食品安全问题越来越受到大众的关注。食用植物油作为人民群众生活的必需品，其安全问题尤为重要。因为不同种类的植物油其介电常数有着本质的区别，所以可以通过测量食用植物油的介电常数来检测油的种类。
图1是本发明提供的基于网络分析仪的介质介电常数测量方法的流程框图，使用上述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法的设备包括网络分析仪、网络检测电路、介电常数已知的介质模块、最佳检测关系模型模块和介电常数未知介质检测计算模块；介质介电常数测量方法包括如下步骤：
1)利用网络分析仪和网络检测电路，调整好检测电路参数；
图2是网络分析仪和π型网络测试的电路图。其中，网络分析仪包括信号发生器、频率计数器、衰减器、功率分配器、30dB衰减器、延长器/线平衡器、相位计和电压表；网络分析仪的信号发生器产生一个信号，经过衰减器衰减后，由功率分配器将信号分为两路电信号，一路经过30dB衰减器后作为参考信号，一路信号经过延长器/线平衡器后进入π型网络；π网络由对称的双π型回路组成，R1、R2和R3构成输入衰减器，R4、R5和R6构成输出衰减器；π型网络里连有测量探头，探头可选用平行两针式探头，探头上两探针的距离固定不变。
需要调整的检测电路参数，主要包括检测信号频率和用于减小误差的π网络阻抗匹配电路中各个电阻的阻值。
由于探头在液体中的特征阻抗与探头匹配电路的阻抗越接近时，则实际测量数据与理论模型越吻合。为了得到最佳的阻抗匹配电路，需要做阻抗匹配的实验。本试验用到的探针参数分别为：R＝0.014m；r＝0.002m；平行双线式传输线等效阻抗计算公式：其中，R为两探针之间的距离；r为探针半径；ε为探针所属介质的介电常数。
利用以上的计算公式，通过计算可得探针在各种介质中的等效阻抗，得到了阻抗对照表如表1所示。
表1 探针等效阻抗对照表
| 介质 | 介电常数 | 等效阻抗/Ω |
| 正辛醇 | 10.24 | 72.97 |
| 异丁醇 | 16.81 | 55.5 |
| 异丙醇 | 20.25 | 54.59 |
| 乙醇 | 24.5 | 47.18 |
| 乙醇-水(7：1) | 31.45 | 41.64 |
| 乙醇-水(4：1) | 35.65 | 39.11 |
| 乙醇-水(3：1) | 38.4 | 37.68 |
| 乙醇-水(2：1) | 43.03 | 35.6 |
| 乙醇-水(3：2) | 46.74 | 34.16 |
| 乙醇-水(1：1) | 52.3 | 32.29 |
| 乙醇-水(2：3) | 57.86 | 30.7 |
| 乙醇-水(1：2) | 61.57 | 29.76 |
| 乙醇-水(1：3) | 66.2 | 28.7 |
| 乙醇-水(1：5) | 70.83 | 27.75 |
| 乙醇-水(1：10) | 75.04 | 26.96 |
| 水 | 80 | 26.1 |
根据以上探针等效阻抗的范围，R1～R6可以选取以下五组阻值分别进行实验，见表2，其中R4、R5、R6和R2、R1、R3对应相等。
表2 π网络电路电阻R1、R2、R3阻值对照表
实验结果表明，电阻R1～R6的电阻值分别为53.6Ω、25.5Ω、976Ω、25.5Ω、53.6Ω和976Ω；或者电阻R1～R6的电阻值分别为158Ω、14.3Ω、66.5Ω、14.3Ω、158Ω和66.5Ω。
2)以设定频率测量电磁波经过介电常数已知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；
所述介电常数已知的介质为多种。在本发明实施例中，所述介电常数已知的介质为15种；这些介电常数均匀分布在1～80，如表3所示。
表3 测试介质的介电常数(20℃)
| 序号 | 介质 | 介电常数 |
| 1 | 空气 | 1 |
| 2 | 正辛醇 | 10.24 |
| 3 | 异丁醇 | 16.81 |
| 4 | 异丙醇 | 20.25 |
| 5 | 乙醇 | 24.5 |
| 6 | 乙醇-水(4:1) | 35.65 |
| 7 | 乙醇-水(3:1) | 38.4 |
| 8 | 乙醇-水(2:3) | 43.03 |
| 9 | 乙醇-水(3:2) | 46.74 |
| 10 | 乙醇-水(1:1) | 52.3 |
| 11 | 乙醇-水(2:3) | 57.86 |
| 12 | 乙醇-水(1:2) | 61.57 |
| 13 | 乙醇-水(1:3) | 66.2 |
| 14 | 乙醇-水(1:5) | 70.83 |
| 15 | 水 | 80 |
3)拟合相位差和介电常数之间的关系，建立关系模型；
相位差和介电常数的关系为式3：
(式3)
式3中，表示相位差，ε表示介电常数，2πfk为常数。
4)调整检测信号频率，重复步骤2)和3)，反复建立相位差和介电常数的关系模型，直到得出最佳检测频率和相应的最佳检测关系模型。
检测信号频率具体为10MHz～210MHz之间每隔10MHz产生一个测试信号；步骤4)所述最佳检测频率，具体为测量上述各个频率经过所设定的多种介电常数已知的介质前后的相位差，将介电常数平方根和相位差进行线性拟合，比较各个频率得到的关系模型相关系数R的大小，选取相关系数最大时的频率为最佳检测频率；该检测频率下检测得到的相位差和介电常数平方根进行线性拟合得到的关系模型，作为所述最佳检测关系模型。其中，相关系数R通过式4得到：
(式4)
式4中，n为用于回归分析的测试样点数；xi是在第i个样点实际的介电常数；是所有样点介电常数的平均值；yi是根据回归方程由在第i个样点测得的相位差计算得到的介电常数；是所有样点预测值的平均。相关系数R反映了回归方程和测量数据之间的相关性，R的值越接近1，说明回归方程与测试数据之间的相关系越好。
5)以最佳检测频率测量电磁波经过介电常数未知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；
6)利用步骤4)得到的最佳检测模型，计算得到介电常数未知的介质的介电常数，完成检测。
本发明采用美国S&A公司生产的网络分析仪250B测试***和π型网络测试电路来测量电磁波经过溶液后的相位变化。网络分析仪为250B测试***，包括信号发生器、频率计数器、衰减器、功率分配器、30dB衰减器、延长器/线平衡器、相位计和电压表。250B测试***的信号发生器产生一个信号，经过衰减器衰减后，由功率分配器将信号分为两路电信号，一路经过30dB衰减器后作为参考信号，一路信号经过延长器/线平衡器后进入π型网络。π网络由对称的双π型回路组成，包括输入衰减器、输出衰减器和检测探头；其中，R1、R2和R3构成输入衰减器，R4、R5和R6构成输出衰减器，它们的作用是使π网络的阻抗和测量仪器(250B测试***)的阻抗相匹配，π型网络里连有测量探头，探头选用的是平行两针式探头，探头上两探针的距离固定不变。信号经过π型网络后得到测试信号，用相位计和电压表分别测量参考信号和测试信号的相位差和幅度衰减。
该方法实施前需要先用介电常数已知的介质进行标定，标定的方法为：先用上述的电路测量电磁波经过介电常数已知的介质前后的相位变化，然后拟合相位差和介电常数之间的关系，调整电路的参数，反复建立模型，直到得出最佳的测试模型，利用得到的最佳模型对介电常数未知的介质进行检测。该方法主要用来测量土壤的介电常数进而得到土壤的水分，还可用于测量植物油的介电常数，对植物油的种类进行识别。
以下以检测食用植物油(花生油)的种类为例，介绍本发明提供一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法具体的实施方案：
本实施例建立模型选用的是介电常数已知的15种介质，其介电常数均匀分布在1～80之间。测试信号的频率在10MHz-210MHz之间挑选，通过实验比较各个频率得到的相位差和介电常数之间的关系模型的相关系数R的大小，挑选出最佳的测试频率。
首先需要调整测量的参数，主要包括测试信号频率的调整和用于减小误差的π网络阻抗匹配电路中各个电阻阻值的调整。
本实施例中，测试信号频率的具体调整方法为：使用网络分析仪在频率为10MHz～210MHz之间每隔10MHz产生一个测试信号，测量各个频率经过16种介电常数已知的介质前后的相位差，将介电常数平方根和相位差进行线性拟合，比较各个频率得到的关系模型相关系数的大小，选取相关系数最大时的频率为测试频率。
π网络阻抗匹配电路各阻值具体调整方法：首先计算出探针在介质中的特征阻抗。理论上，探头在介质中的特征阻抗与探头匹配电路的阻抗越接近，则实际测量数据与理论模型越吻合。根据计算得到的特征阻抗值，探头匹配电路取几组接近特征阻抗的阻值，可以通过计算得到匹配电路中6个电阻对于的阻值，然后再对介电常数已知的16种实验介质进行实验，比较各组得到的模型的相关系数，取相关系数最大时得到的探头匹配电路阻抗。本实施例中，电阻R1～R6的电阻值分别为158Ω、14.3Ω、66.5Ω、14.3Ω、158Ω和66.5Ω。
选取好上述参数(包括测试信号频率和用于减小误差的π网络阻抗匹配电路中各个电阻的阻值)后，用调整后的电路测量单一频率信号经过介电常数已知的16种介质的相位差，将得到的相位差与介电常数的平方根进行线性拟合，模型公式为其中表示相位差，εr表示介电常数，m为常数，m＝2πfk；通过线性拟合后可以得到m的值。
通过上述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法对食用植物油(花生油)进行检测，例如，可以选取市场上常见的三个品牌的花生油，如鲁花、金龙鱼和龙大品牌的花生油，用上述方法测量信号经过三个品牌花生油后的相位差，根据上述方法获得的函数关系式，可以得出花生油的介电常数，即可得到市场上合格的花生油的介电常数的范围。当需要检测判断某种花生油是否合格时，可以用该方法测量待检测的花生油的介电常数，再将测得的介电常数和之前得到的合格花生油的介电常数范围进行比较，若在合格花生油的介电常数范围内，则可以判断得出该花生油是合格的，若不在合格花生油的介电常数范围内，则可以判断得出该花生油掺杂了其他的物质，不是合格的花生油。
需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，包括如下步骤：
1)利用网络分析仪和网络检测电路，调整好检测电路参数；
2)以设定的检测信号频率测量电磁波经过介电常数已知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；
3)拟合步骤2)得到的相位差和已知介电常数之间的关系，建立相位差和介电常数的关系模型；
4)调整检测信号频率，重复步骤2)～3)，反复建立相位差和介电常数关系模型，直到得出最佳检测频率和相应的最佳检测关系模型；
5)以最佳检测频率测量电磁波经过介电常数未知的介质前后的相位变化，得到相应的相位差；
6)利用步骤4)得到的最佳检测关系模型，计算得到介电常数未知的介质的介电常数，完成检测。
2.如权利要求1所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，步骤1)所述网络分析仪为美国S&A公司的网络分析仪250B测试***；所述网络检测电路为π型网络测试电路。
3.如权利要求2所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，步骤1)所述检测电路参数主要包括检测信号频率和用于减小误差的π型网络测试电路中各个电阻的阻值。
4.如权利要求2所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，所述网络分析仪250B测试***包括信号发生器、频率计数器、衰减器、功率分配器、30dB衰减器、延长器/线平衡器、相位计和电压表；所述250B测试***的信号发生器产生一个信号，经过衰减器衰减后，由功率分配器将信号分为两路电信号，一路经过30dB衰减器后作为参考信号，另一路信号经过延长器/线平衡器后进入π型网络测试电路。
5.如权利要求2所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，所述π型网络测试电路由对称的双π型回路组成，包括输入衰减器、输出衰减器和检测探头；所述输入衰减器和输出衰减器用于使得π型网络的阻抗和250B测试***的阻抗相匹配；所述检测探头为平行两针式探头，探头上两探针的距离固定不变；信号经过π型网络后得到测试信号；用相位计和电压表分别测量参考信号和测试信号的相位差和幅度衰减。
6.如权利要求1所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，步骤2)所述介电常数已知的介质为多种。
7.如权利要求6所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，步骤2)所述介电常数已知的介质为介电常数均匀分布在1～80的15种介质。
8.如权利要求1所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，步骤3)所述相位差和介电常数的关系模型为
式3中，表示相位差；ε表示介电常数；2πfk为常数。
9.如权利要求1所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，所述检测信号频率具体为10MHz～210MHz之间每隔10MHz产生一个测试信号。
10.如权利要求9所述基于网络分析仪的介质介电常数测量方法，其特征是，步骤4)所述最佳检测频率，具体为测量各个频率经过所设定的多种介电常数已知的介质前后的相位差，将介电常数平方根和相位差进行线性拟合，比较各个频率得到的关系模型相关系数的大小，选取相关系数最大时的频率为最佳检测频率；所述最佳检测频率下检测得到的相位差和介电常数平方根进行线性拟合得到的关系模型，作为所述最佳检测关系模型；所述关系模型相关系数R通过式4得到：
式4中，n为用于回归分析的测试样点数；xi是在第i个样点实际的介电常数；是所有样点介电常数的平均值；yi是根据回归方程由在第i个样点测得的相位差计算得到的介电常数；是所有样点预测值的平均。
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