Измеритель параметров диэлектрических материалов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к изК ерительной технике и может быть использовано в радиотехнической промышленности, в частности для исследования зависимостей параметров диэлектриков при наложении внешних воздействий. Известен измеритель параметров диэлектрических материалов, основанный на резонансном методе, в котором изменение резонансной частоты резонатора характеризует flH3nektpK4edKjTo ттрюницае- мость , изменение добротности - тангенс угла диэлектрических потерь tg 3 l Недостатком этого измерителя являетс низкая точность измерений. Из известных измерителей параметров диэлектрических материалов наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель, содержащий генератор сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний, генератор пилообразног напряжения, опорный и измерительный резонаторы, сигналы с которых в измерительном блоке, включающем в себя схему измерения g, и схему измерения t0 (9 f преобразуются в постоянное напряжение, величша которого соответствует значениям измеряемых параметров, генератор cин qюнизaции и регистрирующее устройство t.2. Недостатком указанного измерителя является малая точность кзмереняя-id8 возникающая в связи со сложностью измерения малых длительностей временных интервалов, соответствующих названному параметру, причем точность измерения t 5 зависит от пределов изменения 6 . Причиной, вызывающей этот недостаток, является применение высокодобротных резонаторов, использование которых позволяет повысить точность измерения S , а также щирокий диапазон изменения частоты СВЧ генератора, обеспечивающий измерение & в широком диапазоне значений. Целью изобретения является повышение точности измерения tgS диэлектрических материалов с широким диапазоном 374 возможных значений при использовании резонансного метода. Поставленная иёль достигйется тем, что измеритель параметров диэлектрических материалов, содержащий СВЧ генератор, генератор пилообразного напряжения, измерительный и опорный резонаторы, блоки измерения и td , генератор синхронизации и регистратор, введены второй генератор пилообразного напряжения, коммутатор и формирователь достоянной Составляющей, причем вход последнего подключен к выходу блока из мерения , выход формирователя постоянной составляющей подключен ко В1ХОДУ одного из генераторов пилообразно напряжения, выходы обоих генераторов подключены ко входам коммутатора, выход ко юрого подключен ко входу СВЧ генератора, а выход генерётора синхро низании подключен к управляющим входам обоих генераторов пилообразного напряже ния, коммутатора и блоков измерения 8 и tgS . На чертеже представлена структурная схема измерителя параметров диэлектрических материалов. Измеритель параметров диэлектриков содержит СВЧ генератор 1, коммутатор 2 генераторы 3 и 4 пилообразного напряже ния, измерительный и опорный резонаторы 5 и 6 соответственно, блок 7 измере ния -tg S , блок 8 измерения 6 формирователь 9 постоянной составляющей, генератор 10 синхронизация и регистрирующее ус тройство 11. Генератор 10 синхронизации обеспечирает поочередное измерение и t d 5 исследуемых диэлектрических материалов поэтому целесообразно привести описание работы измерителя отдельно для измерения . и для измерения t d 5 . При измерении выходные импульсы генератора 1О синхронизации запускаюТ оба генератора 3 и 4 пилообразного напряжения, но импульс синхрони зации, поступающий на управляющий вход коммутатора 2, обеспечивает прохождение на вход СВЧ генератора 1 только пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором 3. Частотномодулированный СВЧ сигнал поступает на измерительный резонатор 5, содержащий образец исследуемого диэлектрика, и на опорный резонатор 6. В блоке 8 измерения & вьфабатывается nocTosniHoe напряжение, соответствующее величине измеряемого параметра. При измерении в блок 7 измерения i с отключен импульсом синхронизации, поступившим с генератора Ю синхронизации. Регистратор 11 записывает значение & диэлектрического образца. Следующий импульс синхронизации, подаваемый на управляющий вход коммутатора 2, разрешает прохождение на вход СВЧ генератора 1 только пилообразного напряжения, выработанного генератором 4, Я В связи с тем, что максимальное значение этого напряжения значительно меньше, например в 10 раз, максимального значения пилообразного напряжения генератора 3, изменение частоты СВЧ генератора 1 происходит в значительно меньших пределах. Так, для приведенного примера происходит уменьшение пределов изменения частоты СВЧ генаратора также в Ю раз, что приводит к соответствующему расширению резонансной характеристики резонатора 5. Блок измерения tgo вырабатывает постоянное напряжение, определяемое величиной tgо исследуемого диэлектрического материала. Блок измерения в это время отключен импульсом синхронизации, поступившим с генератора 10. Регистрирующее устройство записывает величину id о диэлектрического образца. Формирователь 9 постоянной составляющей, на вход которого подается выходной сигнал блока измерения , выработанный в предыдущем цикле, создает пьедестал к пилообразному напряжению, вырабатываемому генератором 4. Необходимость введения в блок измерителя параметров диэлектрических материалов формирователя 9 связана с тем, что при изменении материалов с высоким значением происходит значительное изменение резонансной частоты измерительного резонатора 5, и отсутствие такого формирователя привело бы к тому, что резонансная частота резонатора 5 могла бы выйти за границы тех пределов изменения частоты СВЧ генаратора 1, которые определяются пилообразным напряжением генератора 4. Применение формирователя 9 постоянной составляющей обеспечивает постоянное слежение за резонансцой часготой измерительного резонатора 5. Использование в измерителе параметров диэлектрических материалов формирователя постояппюй составляпощей и двух различных ген эаторов пилообразного напряжения, один из которых, используемый при измерении S , изменяет

частоту СВЧ генератора в значительно пределах, чем генератор пилообразного напряжения, используемый при измерении -tg S , при поочередной их работе к при очередной же работе блоков измерения и toS позволяет существенно повысить точность измерения t о образцов, имеюхйих широкий диапазон возможных значений в

Формула изобретения

Измеритель параметров диэлектрических материалов, содержащий СВЧ генератор, генератор пилообразного напрфкения, измерительный и опорный резонаторы , блоки измерения б и -Ы О , генератор синхронизации и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения tод материалов, имеющих широкий диапазон возможных значений , , в него введе1Пз1 второй генератор пилообразного напряжения, коммутатор и форм1фователь постоянной составляющей, причем вход последнего подключен к выходу блока

измерения , выход формирователя постоянной составляющей подключен ко входу одного из генераторов пилообразного напряжения, выходы обоих генераторов пилообразного напряжения подключены ко входам коммутатора, выход которого подключен ко входу СВЧ генератора, а выход генератора синхронизации подключен к управляпощим входам обоих генераторов пилообразного напряжения коммутатора и блоков измерения ( и ttfO . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 224675, кл. GOl R 31/11, 1968, 2. Сборник Электронная техшпса, 1974, сер. 8, вып. 9 (27), с. 75-8О.