Диэлектрический резонатор для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ Советский патент 1984 года по МПК G01R27/26 G01P7/10 

Изобретение относится к технике измерений в СВЧ-диапазоне и может быть использовано для измерения комплексной диэлектрической про ицаемости жидкостей, газов и порошкообразных материалов с малыйи потерями. Известен диэлектрический резонат для измерения комплексной диэлектри ческой проницаемости материалов на СВЧ, выполненньй в форме цилиндра, размещенного между двумя отражателями. Через элемент св,язи в одном из отражателей осуществляется возбуждение электрического резонатора на основном типе колебаний НЕ ClJ Недостатком данного резонатора является малая точность, обусловленная потерями в отражателях и в элементе связи. Наиболее близким техническим решением к изобретению является диэлектрический резонатор для измерения комплексной диэлектрической про цаемости материалов на СВЧ, выполне ный Б виде цилиндра из высокодоброт ного диэлектрика, позбуткдаемого в р жиме бегущей волны на азимутальных волнах. Комплексную диэлектрическу Проницаемость исследуемой жидкости газа или порошкообразного материала можно определить по изменению резонансной частоты и добротности при погружении диэлектрического рез натора в исследуемый материал 23 Однако известней диэлектрический резонатор обладает малой точностью так как.энергия поверхностных коле баний в основном сосредоточена вну ри цилиндра. Цель изобретения - увеличение доли СВЧ-энергии в области, примы кающей к резонатору. Для достижения цели в диэлектри ческом резонаторе для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ, выполн ном в виде цилиндра из высокодобвозбуждаемогоротного диэлектрика, вьшолнено на азимутальных волнах, осевое отверстие, на его боковой поверхности - кольцевые канавки, соединенные с осевым отверстием радиальными отверстиями, причем размеры .цилиндра выбираются в соот ветствии с неравенствами ) o,i(,2(e,(v.r V «-4%- 2r 0,,5 , где R - радиус цилиндра; h - радиус дна кольцевой канавки; выст kdW ширина участка боковой поверхности между кольцевыми канавками и ширина кольцевой канавки цилиндра, Я - длина рабочей волны f и Е диэлектрические проницаемости соответственно материала цилиндра и исследуемого материала. На фиг. 1 приведен вариант реализации измерительной установки, на фиг. 2 - конструкция диэлектрического резонатора для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ. Измерительная установка содержит генератор 1 качающей частоты, металлические волноводы 2, измерительную камеру 3, диэлектрический волновод 4, переход 5 с металлического волновода на диэлектрический,диэлектрический резонатор 6 и приемник 7, Диэлектрический резонатор 6 имеет осевое отверстие 8, кольцевые канавки 9 и радиальные отверстия 10. Наличие последних обусловлено спецификой измерения диэлектрических параметров окружакмцей среды, в особенности жидкостей. При отсутствии радиальных отверстий возможно частичное заполнение впадин исследуемой жидкостью и образование во впадинах пузьфьков воздуха, что снижает точность измерений. Предлагаемая конструкция диэлектрического резонатора позволяет производить прокачку жидкости (или газа) через впадины, , что устраняет эти недостатки. Измерительная установка работает следующим образом. Возбуткдение диэлектрического резонатора 6 осуществляется с помощью диэлектрического волновода 4. Резонанская кривая выделяется в приемнике 7. По иэменению резонансной частоты диэлектрического резонатора и уширению резонансной линии судят о вещественной и мнимой частях диэлектрической проницаемости исследуемого матер иала.

Таким образом, кольцевые канавки, увеличивая долю СВЧ-энергии в области, примыкающей к диэлектрическому резонатору (т.е. в исследуемом материале) ,повышает точность измерений диэлектрических параметров и сред.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ НА СВЧ, выполненный в виде цилиндра из высокодобротного диэлектрика, возбуждаемого на азимутальных волнах, отличающийся тем, что, с целью увеличения доли СВЧ-энергии в области, примыкающей к резонатору, в нем выполнено осевое отверстие, на его боковой поверхности - кольцевые канавки, соединенные с осевым отверстием радиальными отверстиями, причем размеры цилиндра выбираются в соответствии с неравенствами («VE -rH lVEA-r; o,(V.,n, ,.(е,-е,). 0,5 4-i0.5 , л (Л где R - радиус цилиндра; h - радиус дна кольцевой канавки; ширина участка боковой поверхности между кольцевыми канавками и ширина кольцевой канавки цилиндра . Д. - длина рабочей волны; t г диэлектрические проницаемости соответственно материала цилиндра и иссле 4j дуемого материала. |ЧЭ

Фиг. 2