Способ измерения параметров отрезка провода Советский патент 1992 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к измерительной технике на сверхвысоких частотах и может быть использовано при измерении длины отрезка калиброванного провода преимущественно малого поперечного сечения.

Известен способ измерения длины отрезков тонкого калиброванного провода в волноводе прямоугольного сечений, позволяющий определять длину отрезка провода по измеряемой частоте СБЧ-колебания в волноводе, на которой происходит максимальное отражение.

Использование способа измерения длины отрезка проводника з прямоугольном волноводе позволяет измерять длину в диапазоне отношения максимальной и минимальной измеренных превышающем 1.17.

Известна также зависимость резонансной частоты полосковой антенны от волнового сопротивления Z окружающей среды, которая используется, в частности, для измерения параметров диэлектриков.

Недостатком использования для указанной цели полосковой антенны является достаточно узкая полоса рабочих частот.

Целью изобретения является расширение диапазона значений измеряемых длин отрезка калиброванного провода

Поставленная цель достигается путем размещения исследуемого отрезка провода в поле СВЧ-волны, которое возбуждают в отрезке несимметричной полосковой линии, причем исследуемый отрезок провода размещают над центральным проводником полосковой линии перпендикулярно его продольной оси, а длину L исследуемого отрезка провода определяют по предвари

V4

00

О

тельно снятой зависимости lfy(fp), где fp - частота максимального отражения СВЧ- энергии отрезком калиброванного провода длиной L

На фиг.1 изображено сечение несимметричной полосковой линии, включающей экран 1, центральный проводник 2 и диэлектрическую пластину 3 с относительной диэлектрической проницаемостью Ј . На фиг,2 представлен один из вариантов размещения исследуемого проводника 4 на полосковой линии. На фиг.З представлен график зависимости длины провода L, измеренной с помощью штангенциркуля, от частоты fp для конкретных параметров полосковой линии и исследуемого проводника.

При внесении в электромагнитное поле полосковой линии измеряемого отрезка провода он переизлучает часть энергии падающего на него поля. Максимальное переизлучение (эффект резонанса) происходит

при выполнении условия L --у,гдеС2vЈ3

длина отрезка калиброванного провода, А- длина облучающей электромагнитной волны в свободном пространстве, Јэ эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость пластины, определяемая параметрами диэлектрика и конструктивными особенностями полосковой линии.

Предварительно перед проведением измерений длин отрезков провода снимают зависимость l y(fp) для конкретных параметров калиброванного провода (геометрических размеров сечения, материала). Затем измеряют fp для исследуемого отрезка калиброванного провода и по полученному значению fp определяют его длину.

СВЧ-тракт, с помощью которого проводились экспериментальные исследования по проверке работоспособности предлагаемого способа измерения, был выполнен на основе отрезка несимметричной полосковой линии со следующими параметрами: ширина центрального проводника d 2 мм, ширина экрана D 80 мм, диэлектрическая пластина выполнена из материала СТ-3 (е - 3) толщиной 2 мм, длина отрезка полосковой линии - 150 мм. Измерения проводились в диапазоне свип-генератора Р2-53 (fmin 2 ГГц, fmax 4 ГГц). Исследуемый проводник был изготовлен из алюминиевой фольги толщиной 25 мкм и шириной 0,7 мм.

Экспериментальные исследования показали:

-в рабочем диапазоне частот свип-генератора Р2-53 с помощью датчика с указанными параметрами по предлагаемому способу можно измерять длину отрезка провода в пределах 26-48 мм (см. фиг.З), т.е. отношение значений максимальной длины измеренного отрезка к минимальной равно

1,85;

-погрешность измерения длины отрезка калиброванного провода за счет неточности установки провода в пределах ± 10° от перпендикуляра к оси центрального проводника полосковой линии не превышает 5% от величины L;

-местоположение измеряемого проводника относительно входа и выхода полосковой линии не влияет на результаты

измерения.

Использование предлагаемого способа измерения длины калиброванного отрезка имеет следующие преимущества:

-он может быть использован во всех случаях, в которых необходимо измерять

длину отрезка калиброванного провода (преимущественно малого поперечного сечения) с достаточной большой точностью;

-позволит значительно сократить кояи- чество датчиков для измерения длин отрезков в широком диапазоне и тем самым снизить расходы на контрольно-измерительную аппаратуру;

-датчик, реализующий предлагаемый способ, более прост по устройству и дешевле по сравнению с известными аналогичными приборами.

Формула изобретения Способ измерения параметров отрезка

провода, включающий размещение исследуемого отрезка провода в поле СВЧ-волны и измерение частоты fp, на которой величина отраженной СВЧ-волны имеет максимальное значение, отличающийся тем,

что, с целью расширения диапазона значений измеряемых длин отрезка провода, поле СВЧ-волны возбуждают в отрезке несимметричной полосковой линии, исследуемый отрезок провода размещают над

центральным проводником отрезка несимметричной полосковой линии перпендикулярно его продольной оси, а длину е исследуемого отрезка провода определяют по предварительно снятой зависимости L «

- p(fp).

Использование: измерение длины отрезка калиброванного провода преимущественно малого поперечного сечений, Сущность изобретения: способ измерения параметров отрезка провода включает размещение исследуемого отрезка провода в поле СВЧ волны и измерение частоты fp, на которой величина отраженной СВЧ волны имеет максимальное значение, причем поле СВЧ волны возбуждают в отрезке на симметричной полосковой линии, исследуемый отрезок размещают над ее центральным проводником перпендикулярно продольной оси, а длину отрезка исследуемого провода определяют по предварительно снятой зависимости. 3 ил.

Фиг. /

f№

W

3,5 3,0 2,5

$3035W

Фиг. 3

Ј

45

Л /..