Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

На чертеже приведена схема устройства, с помощью которого осуществляется предложенный способ. Устройство содержит нелинейный элемент 1 (усилитель), аттенюатор 2, напр пенные диэлектрические ответвители 3-5 резонатор 6 кольцеобразной формы, разв зываюший вентиль 7, индикатор 8 (часто томер), индикатор 9 отраженного сигнала, индикатор 10 прямого сигнала. Способ реализуется следующим образом. Из исследуемого диэлектрического ма териала изготовляют образец-резонатор 6 кольцеобразной формы (резонатор бегущей волны). Сигнал в установившемся режиме с выхода нелинейного элемента 1 направляют в резонатор 6 кольцеобразно формы, большая часть падающей энергии сигнала nocjyiiaeT в резонатор 6 и при малых полных затуханиях энергия в резо наторе 6 может быть на несколько поряд ков больше выходной энергии нелинейно-го элемента 1 (усипителя). Затем устанавливают оптимальные величины связей С направленных диэлектрических ответвителей 3 и 4. соответственно, при этом вносимая в резонатор 6 в резонатор ь энергия определяется из выражения , ёЛ где Рg величина энергии входного сиг нала нелинейного элемента 1;С4. - входная связь; К - коэфс ициент уа гления по напряжению. Величина связи Cg определяется из условия: 5 Vcfu-K) Таким образом, установив оптималь.ный вход энергии в кольцевой резонатор, выполнив условия баланса фаз U hA и амплитуд АР Р потерь, систему переводят в автоколебательный режим на собственной частоте резонатора 6. Ре- . зонанс в резонаторе 6 наступает тогда, когда на длине резона1х ра 6 укладывается целое число длин волн. Затуха шя в резонаторе 6 однонаправленно через направленные ответвители 3 и 4 компенсируют работой нелинейного элемента 1 (усипителя). Частично нарушая баланс связью С л , подают часть сигнала на индикатор 8 частоты для регистрации соб ственной резонансной частоты диэлектрического кольцевого резонатора. Определив частоту, резонансную длину волны и поря док резонанса, определяют замедление в резонаторе 6 кольцеобразной формы Tilv и™ резонатора, порядок резонанса, Лр- резонансная длина волны, укладывающаяся в резонаторе 6 целое число раз. По замедлению в резонаторе 6 и его диаметру определяют диэлектрическую проницаемость материала образца. О тангенсе угла потерь судят по изменению затухания в аттенюаторе 2, устанавливаемого в точке срыва колебаний, при фиксированном коэффициенте усиления нелинейного элемента 1, При наличии неоднородностей в исследуемом образце по разности величин отраженного сигнала, циркулирующего в нем в обратном направлеГгаи, судят о на гачии неоднородностей, для чего отраженный от неоднородностей сигнал измеряют индикатором 9 отраженного сигнала, а затем сравнивают показания индикатора 9 отраженного сигнала с показаниями индикатора 10 сигнала, распространяющегося в прямом направлении. При отсутствии отраженного сигнала, т.е. отсутствии неоднородностей в исследуемом материале, индикатор 9 отраженного сигнала тгоказывает нулевое значение. Обеспечение компенсации потерь в исследуемом диэлектрике резонаторе 6 кольцеобразной 4юрмы за счет внесения не- взаимного отрицательного сопротивления приводит к значительному повышению эк-- вивалентной добротности резонатора 6 кольцеобразной формы в заданном направлении распространения сигнала и позволяет создать условия для возникновения автоколебаний на собственной частоте, резонатора 6 кольцеобразной формы, предоставляя возможность измерять последнюю с высокой степенью точности, а, следовательно, с высокой степенью точности измерять диэлектрическую прогшцаемость диэлектриков. Большая точность отсчета частоты обеспечивается за счет применения индикаторов частоты, позволяющих автоматизировать процесс измерений; следует отметить и простоту смены исследуемых образцов. Формула изобретения Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков по авт. св. № 153948, отли чаю щи йся тем, что, с целью, повышения точности измерений, обеспечения возможности обна- 57О8 ружения неоднороаностей и автоматизации процесса измерения, в резонаторе осуществляют однонаправленную компенсацию потерь, внося невзаимное отрицательное сопротивление, и обеспечивают возникновение автоколебаний на собственной часто1те резонатора, которую измеряют, и по ней определяют диэлектрическую проницаемость, а по разности сигналов, распространяющихся в резонаторе в прямом и обратном направлениях, обнаруживают неоднородности в исследуемом образце.