Способ определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектрика Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к резонанс ным способам определения параметров диэлектрика, и может быть использова- но для измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектриков в миллиметровом и субмил - лиметровом диапазонах длин волн.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерений.

На чертеже представлено устройство, с помощью которого можно реализо- вать способ определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектрика.

Устройство содержит открытый резонатор Фабри-Перо, образованный зеркалами 1, 2, одно из которых (зеркало 2) выполнено подвижным и соединено с .индикатором 3 перемещения. Резонатор посредством размещенного в нем элемента 4 связи через развязывающий ответвитель 5 рупорами 6, 7 связан с перестраиваемым по частоте генерато- ром 8 микроволнового излучения и детектором 9 соответственно. Выход детектора 9 подключен к сигнальному входу индикатора 10 резонанса-.

Способ реализуют следующим обра-

|ЗОМ.

Образец 11 помещают в центр акус- тики поля открытого резонатора так, что его плоскопараллельные поверхности перпендикулярны оси резонатора.

Перестраивая по частоте в миллиметровом диапазоне длин волн генератор 8 и одновременно изменяя длину резонатора, находят такую частоту возбуждения резонатораv при которой перемещение образца 11 вдоль оси резонатора не приводит к регистрируемому индикатором 10 смещению резонансной кривой резонатора. Наблюдение резонансной кривой проводится в режиме с низкочастотным сканированием частоты генератора 8. Отсутствие смещения резонансной частоты при перемещении образца 11 (при фиксированной длине резонатора) является свидетельством того, что возбуждение резонатора осу- ществ,ляют на частате, при которой в образце 11 укладывается целое число полуволн. Затем любым известным способом измеряют длину волны в резона- торе. Измеренное значение ,448 мм

С помощью детектора 9 и индикатора 10 регистрируют ширину резонансной кривой резонатора, при этом для

того, чтобы измерить число К полуволн, укладывающихся в образце 11, измерение ширины резонансной кривой резонатора проводят для двух случаев: когда образец 11 установлен своими плоскопараллельными поверхностями в минимумах поля стоячей волны в резонаторе и когда он установлен в максимумах этого поля. Установив образец 11 в минимумах поля, что соответствует максимуму амплитуды сигнала на индикаторе 10 и минимуму ширины резонансной кривой, индикатором 3 измеряют разницу между длинами резонатора, соответствующими уровням половинной мощности на резонансной кривой резонатора. Измеренные значения Д11 и Д1г равны 16 и 40 мм соответственно. Не изменяя частоты генератора 8, вынимают образец 11 из резонатора и зеркало 2 перемещают до возникновения резонанса при оптической длине пути в резонаторе, равной оптической длине пути в резонаторе с образцом. С помощью индикатора 3 измеряют разницу лL длин резонатора с образцом и без него и разницу Д10 между длинами резонатора, соответствующими уровням половинной мощности на резонансной кривой резонатора без образца. По измеренным значениям dL 3,888 мм, Л10 мм из уравнений

tgrf , b-;-ii«L-.

-%V-k-; Ј - с. 2Л L .-tfi

определяют параметры диэлектрика. Формула изобретения

Способ определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектрика, заключающийся в том, что возбуждают открытый резонатор с образцом диэлектрика, имеющим плоскопараллельные поверхности, установленным перпендикулярно оси открытого резонатора, и без образца диэлектрика и по изменению характеристик открытого резонатора при внесении в него образца диэлектрика определяют диэлектрическую проницаемость и тангенс угла потерь образца диэлектрика, о т л и 5 1539681

чающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, открытый резонатор с образцом диэлектрика

возбуждают на частоте, ,прз которой в образце диэлектрика между его плоскопараллельными поверхностями укладьгоа ется целое число полуволн, в качестве изменяемой характеристики открытого резонатора применяют изменение его длины, а диэлектрическую проницаемость и тангенс угла потерь образца., диэлектрика определяют из соотношений

Ј - (1 2UL .-1/2

кТ

tg«f41 - Ala

7d

4L - разница длин открытого резонатора .с образцом диэлектрика и без него при одинаковой оптической длине пути в открытом резонаторе J- К - число полуволн, укладывающихся в образце диэлектрика

между его плоскопараллельными поверхностями; Л - длина волны в открытом резонаторе;

41,41о - разница между длинами открытого резонатора, соответствующими уровнями половинной мощности и резонансной кривой открытого резонатора с образцом диэлектрика и без . него соответственно; 1; в случае, когда образец диэлектрика установлен его плоскопараллельными поверхностями в минимумах поля стоячей волны в открытом резонаторе;# - Ј , в случае, когда образец

диэлектрика установлен его

плоскопараллельными поверхностями в максимумах поля стоячей волны в открытом резонаторе;

5d - толщина образца диэлектрика.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений. Сущность данного способа поясняется устройством, содержащим открытый резонатор (Р), образованный зеркалами 1 и 2. Подвижное зеркало 2 соединено с индикатором 3 перемещения. Р с помощью эл-та связи 4 через развязывающий ответвитель 5 рупорами 6 и 7 связан с перестраиваемым по частоте г-ром 8 микроволнового излучения и детектором 9, который подключен к индикатору 10 резонанса. В центр поля Р помещается образец 11 диэлектрика так, чтобы его плоскопараллельные поверхности были перпендикулярны оси Р. Перестраивая по частоте г-р 8 и одновременно изменяя длину Р, находят частоту возбуждения Р, при которой в образце 11 укладывается целое число полуволн. Затем измеряют длину волны в Р. С помощью детектора 9 и индикатора 10 регистрируют ширину резонансной кривой Р, а индикатором 3 измеряют разницу между длинами Р, соответствующими уровням половинной мощности на резонансной кривой Р. Эти же параметры измеряются и при отсутствии образца 11, после чего по заданным уравнениям определяют параметры диэлектрика. 1 ил.

Составитель Р.Кузнецова Редактор М.Ыиткина Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 215

Тираж 540

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное