Способ измерения диэлектрической проницаемости Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к радиофизике и может быть использован для исследования физических свойств диэлектрических материалов. Известен способ измерения диэлек трической проницаемости, с использованием образцов с кратными толщинами, в котором сначала измеряют комплексный коэффициент отражения К от образца одной толщины, а затем от образца с толщиной вдвое большей Cl 1 Недостатком способа является необходимость в изготовлении двух, образцов с определенными толщинами. Наиболее близким техническим реш{:нием к предлагаемому изобретению является способ измерения диэлектрической проницаемости, включающий измерение комплексного коэффициента отражения от исследуемого образца, полностью эаполнякицего поперечное сечение волновода, за которым располагается отражатель один раз на расстоянии п-г-от задней стенки исследуемого образца, а второй раз на расстоянии (п+у-)-|- С2 . Недостатком способ является то, что необходимо дополнительно с высокой точностью измерять расстояние от образца до отражателя, что особе но затрудняется при увеличении частоты и при исследовании материалов на сверхнизких температурах, где образец с отражателем находится вну ри вакуумного криостата. Целзь изобретения - упрощение измерений и повышение их точности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения диэлектрической проницаемости, вклю чанадему измерение комплексного коэф фициента отражения от исследуемого образца, полностью заполняющего поперечное сечение волновода, за которым расположен отражатель, изме рения комплексного коэффициента отражения осзпцествляется при- нескольких, не менее трех различных произвольш п расстояниях между исследуекьм образцом и отражателем, результаты измерения комплексного коэффициента отражения наносят на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, через полученные точки проводят окружность и по модулю и углу ориентации вектора ОО, соединякнцео центр полученной окружности, с ачало1;1 системы координат, определяют скомую диэлектрическую проницаеость из соотношения 00 S, .r - H)() 5, , « , ., , 7(i;Rf-(i-R) 4Re- . ()4iR) ..-. где - толщина исследуемого образца) a - ширина волйовода-, f и - вещественная и мнимая части диэлектрической проницаемости;, Ли Ag- длина волны в свободном пространстве и в волноводе. На фиг. 1 показан узел для реализации предлагаемого способа измерения диэлектрической проницаемости-, на фиг, 2 - окружность С на координатной плоскости, проведенная через 3,точки, полученные при измерениях. При отсутствии потерь в волноводе и в случае идеального отражения с коэффициентом отражения равным единице, измеренные точки ложатся на окружность единичного раднуса. Узел содержит отрезок волновода 1, исследуемый образец 2, отража тель 3. Сущность способа и его реализация заключается в следующем. При перемещении отражателя 3 за четырехполюсником, образованн1л 1 отрезком волновода 1 полностью заполненного исследуемым образцом 2, измеренные значения комплексного коэффициента К отражения, нанесенные на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, располагаются на окружности, причем модуль и угол ориентации вектора 00,, соединяющего центр полученной окружности с

31

центром систе ты координат, связан с параметрами S, S , S Рассеяния четьфехполюсника известным соотноше5o,5,,. . (2)

-Hzd

Рассматривая отрезок волновода с исследуемым образцом как четьфехполюсник, можно параметры 5 , 5 и 5. вьфазить через комплексную диэлектрическую проницаемость исследуемого образца и его толщи864

ну Ь , подставляя которые в (2)

получим расчетную формулу (1) , по которой и рассчитываются искомые параметры и . Измерения должны проводиться для нескольких, не

менее трех, различных произвольных расстояний между исследуемым образцом и отражателем. При этом сами положения отражателя измерять ие

требуется, так как они в расчетах не участвуют.

Предлагаемый : способ упрощает измерения и повьшает их точность.

СПОСОБ ИЗ fEPEHИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ, включакнций измерение комплексного коэффициента отражения от исследуемого образца, полностью заполнякадего поперечное сечение волновода, за которьм расположен отражатель отличающ и и с я тем, что, с целью упроцемия измерений и повьшения их точности, измерение комплексного коэффициента отражения осуществляют при нескольких, не менее трех, различных произвольных расстояниях между исследуеь ым образцом и отражателем, результаты измерения комплексного коз ффициента отражения наносят на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, через полученные точки проводят окружность и по модулю и углу ориентации вектора 00, соединякщего центр полученной окружности с началом системы координат определяют, искомую диэлектрическую проницаемость из соотношения s;n. 00,.5„ (-|5„|) . ,./ -2if г