Частотно-поляризационный способ контроля анизотропии диэлектрических листовых материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для неразрушающего контроля электрофизических параметров диэлектрических листовых и пленочных материалов в химической, радиотехнической, электронной и других областях техники.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже представлена электрическая функциональная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1, вращатель 2 поляризации, контролируемый образец 3, коммутатор 4 каналов, избирательный контур 5, измеритель 6 максимума сигнала, блок 7 перестройки частоты избирательного контура 5, измеритель 8 разности частоты, интегратор 9 и вычислитель 10.

Частотно-поляризационный способ контроля анизотропии диэлектрических листов материалов заключается в следующем.

При изменении во времени свойств среды изменяется частота зондирующего сигнала, при этом

foL Јv(f) v2(Ј) dff

С Јь

to

00 03

)

(i)

где uf(Ј) - сдвиг частоты сигнала в произвольный момент времени % ; v(Ј) - скорость распространения

сигнала в среде; L - размеры участка, на котором происходит изменение

&v(0),

выражение (1) справедливо при AV(Ј)« v(f.

При прохождении СВЧ-сигнала с изменяющейся во времени поляризацией через анизотропную пластину толщиной L со скоростью распространения выражение (1) можно

следующим образом

л |Ј2LЈ№)cЈ(fH№)

dc

, ®p.

(2)

Если частота вращения плоскости поляризации Q. определяется выражением

21TQ

d dt

dtp - угол поворота плоскости поля

ризации за время dt, d6(Ј)

J-O LJ

2c 2

,

(Ј)

dq

tfoLop,() .- --Јfe(0 - -,

с

/Л-

(3)

3

где

- скорость изменения диэле- при повороте

4

dЈ(Ј) dqp

ктрической проницаемости плоскости поляризации.

Из выражения (3) следует, что ДЈ прямо пропорционально скорости вращения плоскости поляризации СВЧ-сигнала и достигает максимума при круговой поляризации.

л Измерив uf и вычислив интеграл

J Afdc, где v, - Ј0 - время измерения, можно определить изменение диэлектрической проницаемости /Ј0 - в,/ , соответствующее началу (Ј0 , Ј0 ) и концу измерений (Ј( , (Г,), Максимум

t Л

J Afdc определяет разность фаз волн,

о5

распространяющихся вдоль ортогональных осей анизотропии с соответствующими диэлектрическими проницаемостями С та х С- roivi

Q

0

5

30

35

О

45

,

55

О

Способ реализуют следующим образом.

СВЧ-сигнала с выхода СВЧ-генерато- ра 1 поступает на вход вращателя 2 поляризации, где происходит периодическое изменение плоскости его поляризации от 0 до 360° и определение времени поворота плоскости поляризации. С выхода вращателя 2 поляризации СВЧ-сигнал подается на контролируемый образец 3. Прошедший через образец 3 СВЧ-сигнала поступает на первый вход коммутатора 4. На второй вход подается СВЧ-сигнал с второго выхода СВЧ- генератора 1. В зависимости от режима работы с выхода коммутатора 4 на избирательный контур 5 подается либо сигнал с СВЧ-генератора 1, либо анализируемый сигнал, прошедший через контролируемый образец 3. В первый момент времени коммутатор 4 включен таким образом, что на избирательный контур 5 подается сигнал с СВЧ-генератора 1. С помощью блока 7 перестройки частоты резонансная частота контура 5 изменяется следовательно, изменяется уровень сигнала на выходе избирательного контура 5, т.е. на входе измерителя 6 максимума сигнала. При достижении максимального уровня измеритель 6 максимума вырабатывает сигнал, по которому перестройка частоты прекращается, а значение частоты подается на вход измерителя 8 разности частот и запоминается. После этого коммутатор 4 переключается в положение, при котором на избирательный контур 5 подается анализируемый СВЧ-сигнал, прошедший через образец 3. Вследствие того, что сигнал, прошедший через образец 3, имеет периодически изменяющуюся частоту, максимум резонансной кривой смещается. Измерение его положения по отношению к f0 осуществляется аналогичным образом с помощью измерителя 6 максимума. Новое измеренное значение частоты с выхода блока 7 перестройки частоты поступает на вход измерителя 8 разности, где вычитается из ранее запомненных значении частоты. Значение разности частот интегрируется по времени с помощью интегратора 9, а с помощью вычитателя 10 определяется искомый параметр.

Формула изобретения

Частотно-поляризационный способ контроля анизотропии диэлектрических

листовых материалов, заключающийся в (облучении контролируемого образца СВЧ-сигналом, падающим нормально к его поверхности, непрерывном вращении от 0 до 360° плоскости поляризации СВЧ-сигнала, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точ- I

ности, определяют мгновенную разность частот СВЧ-сигнала, падающего на контролируемый образец, и СВЧ-сигнала, прошедшего через контролируемый образец, вычисляют ее интеграл по времени., .а об анизотропии контролируемого образца судят по величине этого интеграла.

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для неразрушающего контроля электрофизических параметров диэлектрических листовых и пленочных материалов в химической, радиотехнической, электронной и других областях техники. Целью изобретения является повышение точности. Частотно-поляризационный способ контроля анизотропии заключается в облучении контролируемого образца СВЧ-сигналом, падающим нормально к его поверхности, непрерывном вращении от 0 до 360° плоскости поляризации СВЧ-сигнала, определении мгновенной разности частот СВЧ-сигнала, падающего на контролируемый образец, и СВЧ-сигнала, прошедшего через конт- i ролируемый образец, вычислении ее ин- теграла по времени, по которому судят об анизотропии. 1 ил. (Л