Устройство для измерения показателя преломления искусственных диэлектриков (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G01R27/26 

2. Устройство для измерения показателя преломления искусственных диэлектриков, содержащее СВЧ-генератор и регистратор, соединенные соответственно с передающей и приемной антеннами для размещения между ними образца исследуемого искусственного диэлектрика, при этом приемная и передающая антенны установлены с возможностью осевого перемещения, отличающееся тем, что, с

целью повышения точности измерений, образец исследуемого искусственного диэлектрика выполнен в виде плосковыпуклой фокусирующей линзы, обращенной плоской стороной к приемной антенне и размещенной на расстоянии

D2 г - от приемной антенны, при это

приемная антенна установлена с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном ее оси.

1. Устройство для измерения показателя преломпения искусственных диэлектриков, содержащее СВЧ-генератор и регистратор, соединенные соответственно с передающей и приемной антеннами для оазмещения между ними образца исследуемого искусственного диэлектрика, при этом приемная и передакнцая антенны установлены с возможностью осевого перемещения, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, образец исследуемого искусственного диэлектрика выполнен в форме двояковыпуклой фокусирующей линзы, размещенной от приемной антенны на расстоянии г, определяемом из условия г 1 А г где D - диаметр образца исследуемого искусственного диэлектрика, Л - длина рабочей волны. о

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может быть использовано для исследования физических свойств веществ, например для измерения показателя преломления искусственных диэлектриков, являющихся основой устройств преломления или дифракции излучаемых электромагнитных волн, в частности призм и линз.

Известно устройство для измерения свойств материалов, содержащее генератор СВЧ, включенный на вход двухканальной измерительной схемы, в один из каналов которой включены приемная и передающая антенны и расположенный между ними образец матерала, а Ь другой канал - измерительные и компенсационные аттенюаторы и фазовращатели.

Указанное устройство позволяет определять параметры материала на основе учета изменения интенсивности электромагнитных СВЧ-волн, проходящих через образец l.

Однако данное устройство не позволяет измерять показатель преломления искусственных диэлектриков.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения показателя преломления искусственных диэлектриков, содержащее СВЧ-генератор и регистратор, соединенные соответственно с передающей и приемной антенной для размещения между ними образца искусственного диэлектрика, при этом приемная и передающая антенны установлены с возможностью осевого перемещения 2.

Однако известное устройство позволяет определять показатель преломления лишь по результатам измерения фазовых характеристик отраженной и прошедшей волн. При этом отсутствует возможность сравнения результатов измерений с результатами, полученными на основе определения каких-либо других характеристик электромагнитного поля, что отрицательно сказывается на точности измерений .

Образец в форме параллелепипеда, используемый J известном устройстве должен достаточно хорошо имитироват неограниченный плоскопараллельный слой исследуемого материала. Это обстоятельство определяет значительные размеры образца и существенную трудоемкость его изготовления, связанную с выполнением большого числа элементов искусственной диэлектрической структуры.

Цель изобретения - повышение точности измерений. I

Для достижения цели в устройстве для измерения показателя преломления искусственных диэлектриков., содержащем СВЧ-генератор и регистратор, соединенные соответственно с передающей и приемной антеннами для размещения между ними образца исследуемого искусственного диэлектрика, при этом приемная и передающая антенны установлены с возможностью осевого перемещения, образец исследуемого искусственного диэлектрика выполнен в форме двояковыпуклой фокусирующей линзы, размещенной от приемной антенны на расстоянии г, определяемом из условия где D - диаметр образца исследуемого искусственного диэлектри ка, А - длина рабочей волны. В устройстве для измерения показателя преломленияискусственных диэлектриков образец исследуемого искусственного диэлектрика выполнен в виде плосковьтуклой фокусирукщей линзы, обращенной плоской стороной к приемной антенне и размещенно й на расстоянии г - от приемной антен ны, при этом приемная антенна установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном ее оси. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения показателя преломпения искусственных диэлектриков, на фиг. 2 - структурная электрическая схема варианта устройства для измерения показателя преломпения искусственных диэлектриков. Устройство для измерения показателя прелонпения искусственных диэлектриков содержит СВЧ-генератор и регистратор 2, соединенные соответственно с передающей и приемной антеннами 3 и 4 для размещения между ними образца 5 исследуемого искусственного диэлектрика, при этом приемная 4 и передающая 3 антенны установлены с возможностью осевого перемещения, причем образец 5 иссле дуемого искусственного диэлектрика выполнен в форме двояковыпуклой линзы, которая размещена от приемной антенны 4 на расстоянии г, опре деляемом из условия - где D - диаметр образца 5 исследуе мого искусственного диэлектрика, Л длина рабочей волны (фиг.1), либо образец исследуемого искусственног диэлектрика выполнен в виде плоско пуклой фокусирующей линзы, которая обращена плоской стороной к приемн антенне и размещена на расстоянии г -- от приемной антенны, при этом приемная антенна установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном ее оси. Устройство для измерения показателя прелоютения искусственных диэлектриков работает следующим образом. При включении СВЧ-генератора 1 СВЧ-энергия излучается передающей антенной3 в направлении образца 5. при этом излучаемое электромагнитное поле в области между передающей антенной 3 и образцом 5 существует в виде сферически расходящихся волн. При прохождении этих волн через образец 5 исследуемого искусственного диэлектрика в виде двояковьтуклой либо плосковыпуклой фокусирующей линзы происходит изменение волнового фронта таким образом, что в области между образцом 5 и приемной антенной 4поле имеет характер сферически сходящихся волн, принимаемых приемной антенной 4, подключенной на вход регистратора 2. Последняя при перемещении приемной 4 и передающей 3 антенн с помощью механизмов 6 и 7 регистрирует характеристики пространственного распределения электромагнитного поля, обусловленного совокупным действием передающей антенны 3 и образца 5 в форме двояковыпуклой либо плосковыпуклой фокусирующей линзы. При использовании образца в виде двояковыпуклой фокусирующей линзы (фиг.1) устройство позволяет снимать распределение электромагнитного поля путем синхронного осевого перемещения приемной 4 и передающей 3 антенн в противоположных направлениях сим- , метрично относительно образца. Указанные распределения характеризуются наличием ряда чередующихся минимумов и максимумов (в том числе и фокального максимума), положение которых на оси расстояний указьгоает действительное фокусное расстояние f образца 5. Поскольку линза-образец 5изготавливается в расчете на некоторый заданный показатель преломпения п например по приближенным формулам, и некоторое заданное фокусное расстояние с f, то использование предлагаемого устройства позволяет определить отличие Д действительного фокусного расстояния от расчетного, т.е. 4f f - f. По этой величине рассчитывается Дп