Способ определения диэлектрической проницаемости материалов Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике н может быть использовано для неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости материалов в химической, радиотехнической и т.д. промышленности.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже показана блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Сущность способа состоит в том, что проводят облучение контролируемого материала электромагнитной СВЧ волной переменной частоты, последовательно изменяют угол папения, регистрацию отраженного излучения и определение угла Брюстера, по которому вычисляют диэлектрическую проницаемость. Причем облучение контролируемого материала производят гауссовьм СВЧ пучком, поляризованным параллельно плоскости падения, отраженное излучение одновременно регистрируют под двумя углами, один из которых больше, а другой меньше угла падения, а угол Брюстера Ликсируют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах приема. Волна основного типа лучевода имеет гауссово распределение напряженности электрического поля в поперечном сечении лучевода. При падении таких пучков конечной апертуры или аналогичных им на границу раздела двух материалов наблюдается ряд эсЬфектов, отличных от случая падения плоской волны, а именно продольное и боковое смешение СВЧ

сл

СП

о

Јь СО 6Э

пучка, распространение отраженного пучка под углом, не равным углу падения, расщепление отраженного пучка на два пучка и т.д. Указанные эффектынаиболее сильно сказываются при внутреннем отражении и исключение при проведении измерений приводит к дополнительной погрешности.

Данный способ измерений диэлектри- ческой проницаемости позволяет у читывать параметры зондирующих СВЧ пучков и, более того, основан па эффекте расщепления отраженного пучка на два пучка, распространяющихся по/т углами Доб относительно угла падения. изи- чески данный эффект объясняется тем, что пучки СВЧ волн (например, с гауссовым распределением) можно рассматривать как суперпозицию набора плос- ких волн различных амплитуд и направлений. Поскольку амплитуда и Лаза отраженной плосковолновой компоненты зависят от угла падения, т.е. для разных компонент различны, отражен- ный пучок может распространяться под углом, отличным от угла падения. Если угол падения СВЧ пучка, поляризованного параллельно плоскости падения, равен углу Брюстера после отра- жения формируются два пучка, распространяющихся поп; углом j;koi,K углу Брюстера. Таким образом, показано, что величина Д об определяется следующим соотношением:

, -$2 JR(sintfp)/ coso4 g ,. 100 - K,W0 (K1W0)r/R(sinoie)/ U

/Р(«

где о(.в - угол Брюстера;

К, - волновое число в первой среде;

2W0 - ширина пучка;

siting)/ - производная от модуля ко- эФФипиента отражения по sinoi.

Такт образом, анализируя распределение электромагнитного поля отраженной СВЧ волны, угол Брюстера с вы- сокой степенью точности можно зафиксировать по возникновению двух отраженных пучков .

Q5 0 5 0

5

0

45

д

Устройство содержит автоматический свип-генератор 1 , блок 2 питания генератора, волноводно-лучевой переход 3, поляризатор 4, излучающую 5 и приемные 6 и 7 антенны в виде открытых концов лучеводов, волноводно-лучевые переходы 8 и 9, приемники 10 и И излучения, компаратор 12 и диэлектрическую призму 13. Контролируемый материал 14 устанавливают на основание призмы 13.

Способ осуществляют следующим образом.

Пучок электромагнитных линейно-поляризованных параллельно плоскости падения электромагнитных волн переменной частоты направляют под углом на контролируемый материал через диэлектрическую призму. Изменяют угол падения и регистрируют отраженное излучение одновременно под двумя углами, один из которых меньше, а другой больше на 1 - 5° угла падения. Угол Брюстера Фиксируют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах приема и по известным соотношениям вычисляют диэлектрическую проницаемость.

Формула изобретения

Способ определения диэлектрической проницаемости материалов, заключающийся в том, что плоскую поверхность исследуемого материала облучают электромагнитной СВЧ-волной переменной частоты, последовательно изменяют угол падения, регистрируют отраженное излучение и определяют угол Брюстера, исходя из величины которого вычисляют диэлектрическую проницаемость,о т- л и ч а ю щ и и -с я тем, что, с целью повышения точности измерений, облучение материала производят СВЧ гауссовым пучком, поляризованным параллельно плоскости падения, отраженное излучение одновременно регистрируют под двумя углами, один из которых больше, а другой меньше угла падения, а угол Брюстера определяют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах приема.

w

Изобретение относится к измерению электрических параметров материалов, в частности к измерению диэлектричесой проницаемости. Целью изобретения является повышение точности. Способ заключается в том, что плоскую поверхность диэлектрического материала облучают СВЧ-излучением переменной частоты, поляризованным в плоскости падения, с гаусовым распределением мощности по сечению пучка, регистрируют отраженное излучение под двумя углами, один из которых больше, другой меньше угла падения, угол Брюстера определяют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах регистрации и, исходя из величины угла Брюстера, вычисляют диэлектрическую проницаемость. 1 ил.