Устройство для измерения параметров материалов Советский патент 1987 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости тонких пленок, синтетических материалов, тканей, резины и других диэлектрических материалов и изделий в процессе их изготовлении и эксплуатации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения диэлектрическо проницаемости.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров материалов.

Устройство для измерения параметров материалов содержит автогенерато 1, Y-циркулятор 2, направленный от- ветвитель 3, регулируемый фазовраща- тель 4, измерительную ячейку 5 с исследуемым диэлектриком, блок 6 автоматической стабилизации мощности, включающий направленный ответвитель 7, детектор 8, усилитель 9 и управ- ляемый аттенюатор 10, частотомер 11.

Устройство для измерения параметров материалов работает следующим образом.

В отсутствии диэлектрического ма- териала в измерительной ячейке 5 СВЧ-сигнал от автогенератора 1 через Y-циркулятор 2 и направленный ответвитель 3 поступает в цепь дополнительной обратной связи, состоящую из фазовращателя 4, измерительной ячейки 5, управляемого аттенюатора 10 и направленного ответвителя 7. Часть СВЧ-сигнала одновременно через направленный ответвитель 7 поступает в блок 6 автоматической стабилизации мощности, который, автоматически изменяя затухание аттенюатора 10, поддерживает постоянный уровень возвращаемой к Автогенератору 1 мощности вне зависимости от потерь в измерительной ячейке 5.

Перед проведением измерений осуществляется калибровка устройства, заключающаяся в настройке цепи дополнительной внешней обратной связи при помощи фазовращателя 4 в точку, когда разность фаз между излученным и отраженным сигналами автогенератора 1 равна нулю. Индикацией правильной калибровки является отсутствие смешения частоты автогенератора 1, измеренной по частотомеру 11, при мини

5

Ь

0 0

Ь

5

С

5

мальном и максимальном затухании аттенюатора 10.

При помещении в измерительную ячейку 5 исследуемого материала или изделия происходит смещение генерируемой частоты автогенератора 1, которое регистрируется частотомером 11. Зная смещение частоты Jf, диэлектрическую проницаемость f определяют по формуле

ЕГ(В . Af + 1) ,

где В - некоторый постоянный коэффициент, зависящий от толщины исследуемого материала или изделия, от частоты и добротности колебательной системы СВЧ-генератора, от параметров цепи дополнительной внешней обратной связи.

Таким образом, обеспечивается повышение точности измерений, обусловленное тем, что исключается погрешность установки частоты сигнала СВЧ- генератора. Так как при измерении диэлектрической проницаемости условие балланса амплитуд и фаз в СВЧ-генераторе не нарушается, то и изменение частоты в автогенераторе абсолютно точно соответствует изменению f . При этом точность измерения смещения частоты f может быть как угодно высокой и определяется точностью используемых измерительных устройств.

Д(;стоинством устройства является также возможность измерения диэлектрических материалов, имеющих малую толщину (порядка 0,1 - 10 ), например диэлектрических пленок, под- ложек и других изделий.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров материалов, содержащее автогенератор, направленный ответвитель, к выходу основного плеча которого юдсоединен вход регулируемого фазовращателя, выход которого соединен с входом измерительной ячейки, о т- л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерения диэлектрической проницаемости, в него введены блок автоматической стабилизации мощности, частотомер и циркулятор, первое плечо которого i4ie/inneHO с выходом СВЧ-генератора,

31337825

второе плечо подсоединено к входу а выход измерительной ячейки череч основного плеча направленного ответ- блок автоматической стабилизации вителя, к выходу вспомогательного мощности соединен с третьим плечом плеча которого подключен частотометр, циркулятора.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устр-ва путем обеспечения измерения диэл, проницаемости. Устр-во содержит автогенератор 1, Y-циркулятор 2, направленный ответвитель (НО) 3, регулируемый фазовращатель 4, измерительную ячейку (ИЯ) 5 с исследуемым диэлектриком (ИД), блок 6 автоматической стабилизации мощности, состоящий из НО 7, детектора 8, усилителя 9 и управляемого аттенюатора 10, и частотомер 11. В отсутствии ИД сигнал от автогенератора 1 проходит через НО .3 -в цепь ОС. При этом блок 6, изменяя затухание аттенюатора 10, поддерживает постоянный уровень возвращаемой к автогенератору 1 мощности вне зависимости от потерь в ИЯ 5. При помещении ИД в ИЯ 5 происходит смещение генерируемой автогенератором 1 частоты. По смещению частоты, регистрируемой частотомером 11, определяется диэл.проницаемость. За счет введения блоков 2,6,11 исключаются погрешности установки частоты сигнала автогенератора. 1 ил. i (Л со 00 00 ю ел