Устройство для измерения параметров диэлектриков Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

111

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к технике измерения параметров диэлектриков, и может быть использовано в электроизоляционной и кабель ной промьппленности.

Цель изобретения - повышение производительности при измерении тонкопленочных и листовых диэлектриков Б широком интервале температур.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров диэлектриков; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство для измерения параметра диэлектриков содержит СВЧ генератор 1, частотомер 2 .измерит ель нь1й тракт, состоящий из входного и выходного отрезков 3 и 4 металлического волновода, соединенных между собой дугообразным отрезком 5 диэлектрического волновода, дисковый диэлектрический резонатор 6 с радиальным пазом 7, детектор 8, индикатор 9, штангу IО, магазин для крепления исследуемых образцов 11, состоящий из стойки 12 и держателей 3 исследуемых образцов 11, направляющие пластины 14, а также первый 15 и второй 16 аттенюаторы, криостат 17 с.крышкой 18. ,

Устройство для измерения параметров диэлектриков работает следу сщим образом.

Сигнал с выхода СВЧ генератора 1 качающейся частоты через частотомер 2 и первый аттенюатор 15 и входной, отрезок 3 металлического волновода поступает в дугообразный отрезок диэлектрического волновода. На резонансной частоте происходит характерный отсос мощности из дугообразного отрезка 5 в дисковьгй резонатор 6. Причем при наличии в дисковом резонаторе 6 радиального паза 7 и расположенного в нем исследуемого образца 11 пленочного или листового диэлектрика, представляющего собой нерегулярность, происходит снятие вырождения собственных колебаний, присущее резонаторам бегущей волны. Снятие вырождения приводит к расщеплению каждой из резонансных частот сетки резонансов исходного дискового резонатора 6 без нерегулярности на две, причем одной из них отвечает собственное колебание

4 .. 2

в виде стоячей волны, имеющей пучность электрического поля, а другой - собственное колебание в виде

стоячей волны, имеющее узел попереч иого электрического поля в месте расположения нерегулярности. Введение в паз дискового резонатора 6 исследуемого образца 11 изменяет характеристики расщепленной пары

резонансов неодинаковым образом. Образующийся интервал частой между расщепленными резонансами и разность их добротностей позволяют найти диэлектрические параметры исследуемого образца 11. Далее сигнал поступает на детектор 8 и подается на -экран

индикатора (осциллографа) 9, где и воспроизводятся резонансные кривые дискового резонатора 6 с расположенным в нем исследуемым образцом 1 1 .

Расчет значений.6 исследуемого образца 11 осуществляется по формуле

(

- И/2/..А. f -х

где V - коэффициент замедления

азимутальной волны;

. uf - интервал частот между резонансами сетки резонансных частот невозмущенного дискового резонатора 6;

ufp интервал частот расщепленного дискового резонанса 6; А - длина рабочей волны СВЧ генератора 1 ,

- толщина исследуемого образ nца 1 1 , равная ширине радиального паза дискового-резонатора 6.

Расчет значений tgB исследуемого образца 11 рассчитывается по

формуле ,, . ,

й± - М

где uf Hbf- разницы полос пропускания между расщепленными резонаисами, Ср- диэлектрическая проницаемость материала дискового резонатора 6.

Дпя подачи исследуемого образца II, после его крепления в держателе 13, в радиальный паз 7 дискового резонатора 6 достаточно повернуть стойку 12 на фиксированный

угол и затем во встречном угловом направлении повернуть штангу 10 с дисковым резонатором 6, после чего исследуемый образец I1 очередного держателя I3 с помощью направляющих 14 размещается в радиальном пазе дискового резонатора 6.

Освобождение исследуемого образца 11 и замена его другим осуще190304 . 4

ствляется поворотом штанги 10 дискового резонатора 6 на фиксированный угол, продольным перемещением стойки 12 (вверх или вниз) на фикJ сированное расстояние и возвратом штанги 10 в исходное положение.

Количество одновременно испытываемых образцов диэлектриков может достигать нескольких десятков.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ даэЛЕКТРИКОВ, содержащее последовательно соединенные СВЧ генератор, к выходу которого подключен частотомер, измерительный тракт, состоящий из входного и выходного отрезков металлического волновода, соединенных между собой дугообразным отрезком диэлектрического волновода, злектромагнитно связанного с дисковым диэлектрическим резонатором, детектор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности при измерении тонкопленочных и листовых диэлектриков в широком интервале температур, днсковьй диэлектрический резонатор закреплен на введенной штанге, перпендикулярной его оси и установленной с возможностью фиксированного осевого вращения, в дисковом диэлектрическом резонаторе выполнен радиальный паз, перпендикулярный оси штанги, а также введен магазин для крепления исследуемых образцов, состоящий из стойки, установленной параллельно штанге с возможностью фиксированного осево(Л го вращения и осевого перемещения, и держателей исследуемых образцов, с закрепленных на стойке радиально и вдоль ее оси, при этом по обе стороны радиального паза размещены направляющие пластины, закрепленные на дисковом диэлектрическом резонасо о торе под острым углом к его поверхности, вьтолненные из материала, 00 4 диэлектрическая проницаемость которого близка к единице.

фиг.З