ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1968 года по МПК G01R27/26 

Предлагаемый, измеритель применяется в радиотехнической промышленности.

Р1звестны устройства для измерения параметров диэлектриков, содержащие механизм перестройки и цилиндрический резонатор с перемещаемым одним или двумя порщнями. Однако эти устройства недостаточно точны, так как в качестве измерительного элемента применяют приборы линейного измерения микрометрического и нониусного типа, обладающие при достаточном поле измерений неудовлетворите.тьной точностью или удовлетворительной точностью при недостаточном поле измерений.

Предлагаемый измеритель отличается от известных тем, что поршень резонатора закреплен неподвижно на цилиндрическом щтоке. Корпус -резонатора снабжен хвостовиком, соединенным с механизмом грубого и точного перемещения резонатора.

В качестве измерителя перемещения резонатора использован прибор индикаторного типа. Головка индикаторного прибора опирается на вкладыщ, укрепленный в центре торцовой стенки резонатора. Для ввода исследуемого образца в боковой стенке нерабочей части резонатора выполнен прямоугольный паз. Хвостовик снабжен направляющими для перемещения резонатора относительно неподвижно закрепленного порщня. Такое выполнение прибора позволяет значительно повысить точность измерений параметров диэлектриков

(tg6,E).

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый измеритель в общем виде; на фиг. 2- резонатор измерителя, в разрезе.

Измеритель пара-метров диэлектриков выполнен в виде настольного прибора. Он содержит узел резонатора / с волноводами 2 запитки, механизм 3 грубого и точного перемещения резонатора и измерительный прибор 4 индикаторного типа, снабженный измерительным стержнем 5 с наконечником 6 и установленный на литом основании 7. Узел резонагора защищен кожухом 8.

Резонатор 9 представляет собой правильный цилиндр, в нижней части переходящий в полый хвостовик. С внутренней стороны хвостовик имеет цилиндрическую направляющую

для перемещения резонатора по неподвижному штоку 10 с укрепленным на нем порщнем 11, а с внещней стороны--резьбовую нарезку 12. В нижней нерабочей части резонатора вьгаолнен паз 13 для ввода образцов измеряемых диэлектриков, в верхней части он отраничен крыщкой 14.

шестерен 16 и 17 приводят во вращательное движение гайку 18, навинченную на резьбу 12 хвостовика резонатора и неподвижно соединенную с конической шестерней 17. Гайка 18, враш.аясь в неподвижном подшипнике 19 скольжения, сообщает поступательное движение резонатору. От вращательного движения резонатор предотвращает шпонка 20, скользящая в пазу 21. Точная настройка резонатора осуществляется аналогично, но вращательное движение гайке 18 соо бщается ручкой 22 через спирально-зубчатую пару 23-24 с передаточным числом, обеспечивающим малую величину перемещения резонатора за один оборот ручки. Механизм точной настройки одновременно блокирует механизм быстрого перемещения. Для быстрого перемещения резонатора необходимо ручкой 22 .вьгвесги спирально-зубчатую -пару из зацепления.

Для ввода в резонатор измеряемого образца механизмом быстрой подачи резонатор 9 переводят вверх до совмещения плоскости А паза 13 с горизонтальной плоскостью поршня 11, на которую и помещен измеряемый образец.

Узел резонатора включает также поглотитель 25, -пяту 26 для упора наконечника 6 измерительного прибора, плиту 27, на которой установлены кронштейны 28 и 29, а также втулка 30 с запрессованным в нее щтоком 10. В верхней части резонатора и.меются окна 31 ввода и вывода энергии.

Все элементы узла резонатора, влияющие на точность измерений, выполнены из материала с низким коэффициентом линейного расширения (инвара).

В качестве измерительного прибора индикаторного типа использован олтический вертикальный длинометр типа ИЗВ-2, обеспечивающий точность измерений ± 0,001 мм при поле измерения 100 мм (точность отсчета 0,0005 мм). Для этого плиту 27 устанавливают на шаброванные плоскости, имеющиеся на литом основании ИЗВ-2. Вертикальная ось резонатора совмещается с осью измерительного стержня 5. В этом случае наконечник 6 измерительного прибора упирается в центр пяты 26, выполненной из твердого шлифовального материала. После этого узел резонатора закрывается кожухом 8.

Методика измерений е и tg6 заключается в следующем. Узел резонатора / присоединяется любыми двумя волноводами и волноводнокоаксиальными переходами ,к генератору СВЧ и к схеме обработки сигнала от резонатора. Третий волновод присоединяется к согласованной нагрузке. Перестраивая длину (высоту)

резонатора и следя за сигналом от резонатора, определяют резонансное положение, соответствующее, налри.мер, максимуму сигнала от резонатора на индикаторе схемы обработки (при непрерывном режиме генератора) или совмещение резонансной кривой, наблюд,аемой на экране осциллографа, с яркостной меткой, получаемой от опорного резонатора (при динамическом режиме генератора). При этом регистрируется показание шкалы LOI измерительного прибора индикаторного типа (ИЗВ-2).

Дополнительной перестройкой длины (высоты) резонатора определяются резонансные

положения Lo2, LQS ... на других модах используемой волны (Яо1п п 1, 2, 3).

Затем определяется величина половины

длины волны в резонаторе, - /Loa -

д

LOI/ или - (,3 -Lu2/.

Добротность Q измеряется при помощи соответствующих схем измерения добротности Оон пустого резонатора на используемом типе волны, например на волне Яоха, т. е. в положении Lo2 добротность будет Qon2 В резонаторе через паз 13 вводится исследуемый образец диэлектрика с известной толщиной d. Определяется положение резонанса L (или LI, /,2, Lg) и добротность резонатора с образцом Q,, (или Q«, , Qu,, Q«J.

Путем расчета определяют s, tg6 по известным формулам.

Предмет изобретения

Измеритель параметров диэлектрических материалов, снабженный механизмом перестройки, объемным цилиндрическим резонатором, внутрь которого вводится исследуемый образец, и соединенный с резонатором индикатор резонанса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, поршень резонатора закреплен неподвижна на цилиндрическом штоке, корпус резонатора снабжен хвостовиком, соединенным с механизмом точного и грубого перемещения корпуса вдоль штока, в качестве измерителя перемещения резонатора относительно поршня использован индикаторный прибор, головка которого опирается на вкладыш, укрепленный в центре торцовой стенки резонатора, а для ввода исследуемого образца внутрь резонатора его корпус снабжен прямоугольным пазом, расположенным в боковой стенке нерабочей части резонатора.

м

N е

fr