УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОИМПЕДАНСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СВЧ С ПОМОЩЬЮ КОАКСИАЛЬНОГО РЕЗОНАТОРА Российский патент 2008 года по МПК G01R27/04 

Изобретение относится к области радиоизмерений параметров радиопоглощающих низкоимпедансных композиционных диэлектрических материалов на СВЧ типа углепластиков, характеризующихся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости косвенным методом (см. Фиг.1) [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, 192 с.] схема устройства коаксиального резонатора для измерения параметров низкоимпедансных композиционных материалов, включающее: коаксиальный резонатор 1, заканчивающийся фланцем, эталонный короткозамыкатель и измеряемый материал 3, использующийся в качестве замыкающей торцевой стенки. Измерения проводятся в два этапа, вначале к коаксиальному резонатору в место торцевой стенки подключается короткозамыкатель и производится калибровка установки, затем к коаксиальному резонатору в место торцевой стенки подключается исследуемый плоский образец диэлектрика (Фиг.1). От СВЧ-генератора к коаксиальному резонатору подается зондирующая электромагнитная волна. Информация о параметрах материала заключается в резонансной частоте, добротности резонатора и комплексного коэффициента отражения от резонатора. Измерения резонансной частоты производятся частотомером, измерения комплексного коэффициента отражения - с помощью измерительного устройства. Обработка результатов производится по следующей методике [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963. - 192 с.].

Недостатком описанного прототипа являются ошибки измерения диэлектрической проницаемости для сильно поглощающих материалов, имеющих одновременно большие значения диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и характеризующиеся большими коэффициентами отражения от образца. Это происходит потому, что в известном устройстве взаимодействие зондирующей волны с исследуемым образцом происходит на участке малых размеров, что повышает чувствительность метода к ошибкам измерений.

Сущность изобретения заключается в уменьшении погрешности измерения относительной диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ сильно поглощающих материалов типа углепластиков, обладающих одновременно большими значениями диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ.

Технический результат - расширение частотного диапазона измерений, повышение точности измерительной информации о комплексной диэлектрической проницаемости сильно поглощающих материалов, имеющих одновременно большие значения диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ, что необходимо при производстве таких материалов при контроле за ходом технологии производства и при проектировании СВЧ-изделий, из таких материалов, например, защитных укрытий.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь низкоимпедансных материалов на СВЧ с помощью коаксиального резонатора, содержащее СВЧ-генератор, измерительное устройство комплексного коэффициента отражения, частотомер, коаксиальный резонатор.

Особенность заключается в том, что коаксиальный резонатор выполнен короткозамкнутым на конце, а используемый в качестве эталона центральный проводник из металла выполнен с возможностью его установки в качестве центрального проводника, выполненный из измеряемого низкоимпедансного материала.

На чертежах представлено: на фиг.1 традиционная схема устройства коаксиального резонатора для определения параметров низкоимпедансных композиционных материалов, на фиг.2 схема предлагаемого устройства коаксиального резонатора для определения параметров низкоимпедансных композиционных материалов.

Устройство содержит короткозамкнутый коаксиальный резонатор 1, в котором используется центральный проводник 2, выполненный из металла. В процессе измерения центральный проводник 2, выполненный из металла, заменяется на центральный проводник 2, выполненный из измеряемого низкоимпедансного материала. К СВЧ-генератору подключен короткозамкнутый коаксиальный резонатор 1. От СВЧ-генератора подается зондирующая волна, которая движется по коаксиальному резонатору 1 до конца короткозамкнутой торцевой стенки, отражается и движется в обратном направлении. Сначала производятся измерения резонансной частоты и комплексного коэффициента отражения зондирующей волны от коаксиального резонатора 1 с центральным проводником 2, выполненным из металла, который используется в качестве эталона. Затем производятся измерения резонансной частоты и комплексного коэффициента отражения зондирующей волны, когда в качестве центрального проводника 2 установлен образец измеряемого материала, выполненный из низкоимпедансного материала.

По полученным результатам обоих измерений производятся вычисления комплексной диэлектрической проницаемости. Проверка результата вычисления комплексной диэлектрической проницаемости производится на повторном измерении тех же параметров на второй и третьей гармониках с последующим вычислением комплексной диэлектрической проницаемости.

Устройство предназначено для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь низкоимпедансных материалов. Устройство содержит СВЧ-генератор, измерительное устройство комплексного коэффициента отражения, частотомер, коаксиальный резонатор и образец измеряемого материала. Коаксиальный резонатор выполнен короткозамкнутым на конце, причем центральный проводник выполнен из измеряемого низкоимпедансного материала, а в качестве эталона используется центральный проводник, выполненный из металла. Изобретение обеспечивает расширение частотного диапазона измерений, повышение точности измерительной информации о комплексной диэлектрической проницаемости сильно поглощающих материалов, имеющих одновременно большие значения диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ. 2 ил.

Устройство для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь низкоимпедансных материалов на СВЧ с помощью коаксиального резонатора, содержащее СВЧ-генератор, измерительное устройство комплексного коэффициента отражения, частотомер, коаксиальный резонатор, отличающееся тем, что коаксиальный резонатор выполнен короткозамкнутым на конце, а используемый в качестве эталона центральный проводник из металла выполнен с возможностью его установки в качестве центрального проводника, выполненного из измеряемого материала.