Способ определения диэлектрических параметров объекта Советский патент 1993 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения диэлектрической проницаемости, а также тангенса угла диэлектрических потерь вещества, материала и структур, эквивалентных диэлектрикам на СВЧ. . :.. v

Цель изобретения - упрощение способа.

На чертеже приведен пример структурной электрической схемы измерительного стенда, реализующего способ.

Измерительный стенд содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, соединенный через вентиль 2 с линией передачи 3 на основе прямоугольного волновода, к которой подключен усилитель 4, соединенный с показывающим прибором 5, линия передачи 3 соединена с исследуемым образцом 6, для общности изображенным в виде нерегулярности на основе прямоугольного волновода с диэлектриком, к которому подключена оконечная согласованная нагрузка 7.

Способ осуществляется следующим образом. .

Любым способом, обладающим необходимой точностью, определяют частоту f СВЧ электромагнитного сигнала, зондирующего исследуемый образец 6 (например, по длине волны в линии), расстояние от места включения, а для жидкостей - без учета изменения фазовой скорости волны в жидкости-от места окончания испытуемого образца 6 до первого экстремума напряжения на линии 10, модуль коэффициента отражения if или КСВ.- коэффициента стоячей волны и по этим данным - реактивную проводимость 1/Х.

При этом имеется в виду, что исследуемый образец 6 помещен в волноводный тракт передачи электромагнитной СВЧ энергии, представляющий собой полый прямоугольный металлический волновод,рабо«

Ј

00 CJ

g

о

тающий в одномодовом .режиме на волнеФормула изобретения

Ню либо - металлический коаксиальный. Способ определения диэлектрических

волновод, также работающий в одномодо-параметров объекта, заключающийся с том,

вом режиме по волне ТЕМ, ,что образец исследуемого материала размеЕслй необходимо определить парапет-5 щают в линии передачи, в которой возбужры именно вещества или материала (среды),дают электромагнитные колебания, причем

то испытуемый образец должен иметь Фор-образец выполняют в форме вкладыша, полму прямоугольного параллелепипеда либоностью заполняющего поперечное сечение

прямого ц линдра.с цилиндрическим orsep-линии передачи, измеряют коэффициент отстизм пдоль оси вращения (оси симметрии,10 ражения образца и рассчитывают дизлектсовпадающей с продольной осью волново-рические параметры образца с учетом

да), соответственно, и полностью заполнятьдлины рабочей волны электромагнитных крполость волновода. При исследовании жид-лебаний и размеров поперечного сечения

кос :ч1 целесообразно воспользоваться от-линии передачи, от л и ч а ю ид и и с я тем,

резком волновода в форме U-образного что, с целью упрощения способа, дополниколему,тельно измеряют расстояние 10 от места

включения образца до первого экстремума

Далее выполняют условиянапряжения в линии передачи, при нагружении линии, передачи согласованной нагруз.. / л кой измеряют длину образца, определяют

. V 4 о / р- «01 /максимально возможное значение относительной диэлектрической проницаемости

т.е. предполагаемое значение определяв-по соотношениям

40Й Я . F. ДОЛЖНО уДОВЛвТВОрЯТЬ

указанным неравенствам. Например, прак-25 (А о)2// и е (/|0i )2//г, ти -iecKi i осегда можно констатировать, что

величина е- исследуемого вещества, подле-гдо fi - относительная магнитная проницажаиря определению, удовлетворяет нера-ег ость обьекта;

листву к 100, или к 1000. или к 10иА-длина рабочей волны в линии перет.д, Указанные неравенг,твз долучаютсл из-дачи;

выоэж еиий Я/4 о Ve -/л и I QIXlli 10, есл« экстремум - минимум, и

х. v Ј //, , которые обусловливают емкост-|01 |0+ Я/ 4, если экстремум - максимум,

ный характер реактивной проводимости.значекия диэлектрической пронмцаеПосле этого рассчитывают определяв- мости к итангенсадиэлектрических потерь

мые величины к и igd , Для твердых исс- D tg б вычисляют по формулам ледуемых объектов применяют формулы и

волноводы - соответственно:Ј - ./ 2 л.- f SQ X ( iy - $ ) ( 1 - I Г i )

- для коаксиальной линии:

-- - ---;40 е -- / 2 л f ед а b X (1 - i Г I) +

л2 f &j X (. -- r| ) ( 1 -- l Г i ) .-ь ( f KP / i f / i - для прямоугольного

-для коаксиальной линии передачи;волновода;

j tgd.n- f (1 -I Г I )x

Ј ,-nj- 1/ 1

9 - т- f - P о - h v . M г Пx ( eo Ј A O /0 J Для обоих случаев,

- d u Mi )где Г-коэффициент отражения:

. 1 /ТкгЛ .Ј о и н-соответственно диэлектриче- .| j. - для волноводнои линии переw i i j . .скзя и магнитная постоянные;

дачи; го Х-величина, обратная реактивной прой 1 водимости;

/-fnp-критическая частота прямоугольно-.

я f ( 1 - i Г I ) v № е- - /4-0 го волнозода;

- дня обоих случаев,f- частота колебаний, причем для жидкого образца во всех форму-причем для жидкого образца во всех формулах 1 - i Г заменяют на (1 - i Г).Ьо дзх 1 .,. г { заменяют на (1 - I Г I )2.

IX

Использование: определение диэлектрической проницаемости и тангенса диэлектрических потерь веществ. Сущность изобретения: в линий передачи помещают образец исследуемого материала, который выполняют в форме вкладыша, полностью заполняющего поперечное сечение линии передачи, измеряют коэффициент отражения от образца при нагружении линии передачи на согласованную нагрузку, измеряют расстояние от места включения образца до первого экстремума и по расчетным формулам рассчитывают искомые параметры, 1 ил.

А