Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов Советский патент 1986 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ.

Цель изобретения - повьпиение точности измерений, обусловленное нестабильностью мощности излучения генератора и-необходимостью регулировки поляризационных элементов.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения диэлектрических параметров материалов.

Устройство содержит .последовательно соединенные генератор 1 излучения, управляемый аттенюатор 2, поляризационный интерфер зметр 3, состоящий из поляризатора 4, выход кото- рого соединен с входом первого делителя 5 электромагнитной волны, второго делитехш 6 и последовательно соединенных фазовращателя 7, управляемого аттенюатора 8, контролируемого образца 9, третьего делителя 10, выход которого через последовательно соединенные второй делитель 6 и анализатор 11 подключен к первому детектору 12 излучения, второй 13 и третий 14 детекторы излучения, индикатор 1 первый 16 и второй 17 усилители автоматичес

кои регулировки мощности.

Устройство для измерения диэлектрических параметров работает следующим образом.

Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов настраивают фазовращателем 7 и анализатором И по минимальному значению индикатора 15. В дальнейщем такая настройка не требуется.

Электромагнитная волна от генератора 1 через аттенюатор 2 попадает в поляризационный интерферометр 3, в котором с помощью первого делителя 5 линейно-поляризованная волна, прощедщая поляризатор 4, делится на две ортогональные составляющие. Делители и анализатор интерферометра выполнены на основе поляризацио1шых проволочных рещеток, установленных гюд углом оси распространения волны. Составляющая электромагнитной волнь, параллельная направлению проволочек рещетки первого делителя 5, отражается и попадает в опорный .канал, а составляющая, перпендикулярная направлениям проволочек, проходит через рещетку, взаимодействует с контролируемым образцом 9 и через третий делитель 10 поступает во второй делитель 6, в котором смешивается с опорной Составляющей, прощедшей через фазовращатель 7 и аттенюатор 8. Суммарная волна поступает в анализатор 11, который выделяет я направляет в первый 12 и второй 13 детекторы излучения составляющие суммарной электромагнитной волны, соответств лощие больщой и малой полуосям эллипса поляриза- :ции.

5,

2263472

Про детектированный сигнал с первого детектора 12 поступает на. вход первого усилителя 16 автоматической регулировки мощности, который вырабатывает управляющий

2 сигнал, в соответствии с которым регулируется с помощью аттенюатора 2 мощность СВЧ- волны, пост)Т1ающей в интерферометр 3. Часть СВЧ-волны направляется третьим дели- телам 10 на третий детектор 14. Продетекto тированнйй сигнал с третьего детектора 14 поступает на вход второго усилителя автоматической регулировки мощности, который вырабатывает управляющий сигнал, в соответствии с которым регулируется с помощью

,5 аттенюатора 8 мощность волны прощедщей по опорному каналу. Продетектированный сигнал со второго детектора 13, пропорциональной мощности составляющей СВЧ-волны, соответствующей малой оси эллипса поляри- ,

2Q .зации, поступает в индикатор 15. По величине индицируемого сигнала судят о диэлектрических параметрах контролируемого материала. Поляризационные параметры СВЧ-волны на выходе интерферометра описьшаются сле25 лующк т выражениями:

- arctg

.EonEиiv.co5Д

рТ-Тр

Von - U

ИЭЯЛ

Eo Sin X-EonEn viS ngx С05й + f)lE,co5 x- E,nE,5iv %co5u E,,

ше X - азимут СВЧ-ьолны;

fi эллиптичность СВЧ-волны; оп loM компонент амплитуды

. СВЧ-волны, прощедщей через опорный и измерительный каналы интерферометра; U - разность фаз компонент Е р, и

.

При равенстве амплитуд Е и азимут СВЧ-волны не меняется при изменении Д и остается постоянным и равным 45 . Введение в предлагаемое устройство третьего делителя 10 и детектора 14, а также усилителя 17 автоматической регулировки мощности и. аттенюатора 8, позволяет обеспечить равенство alvшлитyд ортогональных составляющих СВЧ-волны в опорном и измерительном каналах интерферометра и тем самым позво- ляет повысить точность измерений, так как в этом случае нет необходимости настраивать анализатор перед каждым измерением. Эллиптичность СВЧ-волны в случае f,,.;E определя ется след ющим выражением

(3)

Таким образом, измерив эллиптичность СВЧ-волны, можно определить величину фазового сдвига, величина которого связана с диэлектрической проницаемостью материала. Эллиптичность определяется как отношение малой оси эллипса поляризации к большой, т. е,ч

. JMOKC гдеJ.,..., иЗ, - интенсивность сигна)й и большой по M.W мaкc лов, соответствующих малой

луосям эллипса поляризации.

Регулируя суммарную мощность СВЧ-волн

таким образом, чтобы 3

MCIICC

1 -I)

Я 3.

Эти операции осуществляются в предлагаемом устройстве с помощью первого детектора 12, усилителя 16 автоматического регулятора мощности и аттенюатора 2.

Формула изобретения

Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов, содержащее генератор , два детектора излучения, поляризационный интерферометр с поляризатором, соединенным с двумя делителями и анализатором излучения, вход которого соединен с выходом

второго делителя, отличающееся тем.

Редактор Н. Яцола Заказ 2126/43

Составитель Н. Кринов

Техред Л.ОлейникКорректор А. Тяско

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открьггий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

263474

что, с целью увеличения точности измерений, оно содержит два усилителя автоматической регулировки мощности, два управляемых аттенюатора, фазовращатель, третий детектор 5 излучения, третий делитель и индикатор, пр1тчем вход фазовращателя соединен с первым выходом первого делителя, третий делитель установлен между одной клеммой для подключения контролируемого образца и вторым делителем,

10 второй вход которого через второй управляемый аттенюатор подключен к выходу фазовращателя, а первый управляемый аттенюатор включен между генератором излучения и поляризационным интерферометром, выходы перво 5 го и второго усилителей автоматической регулировки мощности соединены соответственно с управляющими входами первого и второго аттенюаторов, а входы - с выходом первого и третьего детекторов соответственно, выход

2Q поляризатора через первый делитель соединен с другой клеммой для подключения нспьггуемогб образца, выход третьего делителя соединен с входом третьего детектора излучения, выход второго делителя соединен с входом анализа25 тора излучения, выходы которого соединены с входами первого и второго детекторов излу- чения, а выход последнего соединен с индикатором.

Изобретение,относится , к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается исключением нестабильности мощности излучения генератора к необходимости регулировки поляризационных элементов. Устройство содержит генератор излучения 1, управляемый аттенюатор 2, поляризационный интерферометр 3, состоящий из поляризатора 4, делителей 5, 6 и 10 злектромапштной волны, фазовращателя 7, управляемого аттенюатора 9, анализатора II и детектора излучения 12, детекторы излучения 13 и 14, ийдикатор 15, усилители 15 и 16 автоматической регулировки мощности. Регулирование суммарной мощности СВЧ-волны осуществляется с помощью детектора 12, усилителя 16 и аттенюатора 2. 1 ил. .