Йзобрегение относится к измерительной технике и может использоваться для определения голшины синтетических материалов, тканей, резины и других диэлектрических материалов в процессе их изготовления. Известен способ измерения толщины диэлектрических материалов, основанный на возбуждении тракта контрольным сверх высокочастотным сигналом и измерении его электрической длины при наличии исследуетлого диэлектрического материала и при его отсутствии 43. Однако при измерении известным способом имеется ограничение точности измерения толщины диэлектрического материала из-за относительно низкой точности сверхвысокочастотных устройств измерения фазы. Цель изобретения - повышение точности измерений.. Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения толщины диэлек рических материалов, основанном на воз- буждении тракта контрольным сверхвысокочастотным сигналом и измерении его электрической длины при наличии исследуемого диэлектрического материала и при его отсутствии, увеличивают частоту контрольного сверхвысокочастотного сигнала до момента совпадения значений электрических длин тракта при наличии исследуемого диэлектрического материала и при его отсутствии, измеряют при этом величину приращения частоты fp контрольного сверхвысокочастотного сигнала, толщину диэлектрического материала оп- ределяют поформуле где Ч 1, 2, 3 ... - коэффициент учн тывающий соотношение толщин{ 1 контролируемого диэлектрического материала и длину ВСЙ1НЫ контрольного сверхвысокочастотного сигнала, К -постоянный коэффициент преобразования. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит сверхвысокочастотный (СВЧ) генератор I, управляемый s двухпозиционный переключатель 2, трехканальный развотвитель 3, фазовый детектор 4, излучающую и приемную антенны 5 и б, контролируемый диэлектрический материал 7, опорный канал 8, упра- 10 вляемый двухпозиционный переключатель 9, замедляющие пластины Ю и It, управляющий генератор 12, СВЧ генератор 13, усилитель 14 низкой частоты (УНЧ), синхронный детектор 15, фильтр 16 ниж- 15 них частот (ФНЧ), интегратор 17, балансный смеситель 18, ФНЧ 19, цифровой частотомер 2О, линию 2 Г задержки. Сущность технического решения состоит в следующем.20 В свободном пространстве сверхвысокочастотная электромагнитная волна проходит без отражений трехслойный диэлектрик, относительная диэлектрическая проницаемость первого и третьего слоев 25 которого равна среднегеомегтрическому значению относительных проницаемоетей второго слоя и воздуха. Разность фаз электромагнитных волн, одной - прошедшей (преломленной), второй - падаюшей, зо обе из которых от начала распределения до некоторой плоскости, где разность фаз фиксируется, проходят одинаковый путь в свободном пространстве, определяется выражениемJJA(r-.. JV/O где jl - частота; с} - относительная диэлектрическая проницаемость второго слоя; ct - то.пцина второго слоя ; С - относительная диэлектрическая проницаемость первого и третьего слоев; Ь - суммарная толщина первого и третьего слоев; Qj - скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве (скорость света). Разность фаз двух электромагнитных волн, из которых преломленная волна проходит излучающую антйшу 5, трех слойиый диэлектрик, второй слой которо 55 го представляет собой контролируемый материал 7 и приемную антенну 6, а падающая волна проходит по линии передачикоак нени нени ем, В ра 4 фаз, и где д Т зовы дающ част ту, и держ и где П &( отку мед y со слабой дисперсией, например, сиальной ли1ши с воздушным заполем, при равенстве путей распрострая этих, волн описывается вьфаженнаналогичнымыходной сигнал фазового дегекго , фиксирующего указанную разность имеет вид S V ли, (2) g, - чувствительность фазового детектора 4; Y - относительная погрешность чувствительности фазового детектора 4; S - относительная диэлектрическая проницаемое ть кон тролируемого материала 7; с - толщина контролируемого материала 7; с5п - относительная диэлектрическая проницаемость замедляющих пластин Ю и 11 (слоев); V - суммарная толщина двух замедляющих пластин Ю и 11; .и - абсолютная погрешность нуля фазового детектора 4. акая же разность фаз фиксируется фам детектором 4 при прохождении паей электромагнитной волны другой оты по тому же коаксиальному тракпо тракту другой длины, где она заивается на некоторое время: -50 5У53Г лЯ ; -Аи -5(().(3) приращение частоты f- д5 - разность длин параллельных коаксиальных трактов; to - время задержки. риравняв (2) и (3), получаем 2у ( Д и . ГЛ OTJ .VJ MdTN/g -Vl 5(Vj)2jif V-о -j: / .. ()t Co -7 :r-} да при выборе суь марной толщины заяющих пластин 10 и 11 Vi так, чтобы , получим d %fe :fc--. -S J Из последнего вьфажения видно, что по измеренной величине приращеюш час- гогы электромагнитных колебаний, обеспечивающей равенство разности фаз элект ромигкитных волн, распределяющихся по различным каналам во времени и в пространстве, при известных и постоянных значениях Со , t«j , сГм и -f- определяется толщина контролируемого материала 7. Устройство работает следующим образом . Сигнал СВЧ генератора 1, стабилизированного по частоте, через управляемый двухпозиционный переключатель 2 поступа ет на вход трехканального разветвителя 3. На один вход фазового детектора 4 поступает сигнал, прошедший через измерительную ячейку, образованную излучающей и приемной антеннами 5 и 6, например, логопериодического типа, между которыми помещен контролируемый диэлект рический материал 7, а на второй вход поступает сигнал, прошедший по опорному каналу 8, выполненному в виде коаксиаль ной линии с воздушным заполнением, как и остальные сверхвысокочастотные тракты устройства. Состояние управляемого двухпозишюнного переключателя 9 при этом обеспечивает указанное прохождение сигналов к феизовому детектору 4, На поверхностях контролируемого материала 7 установлены: замедляющие пластины Ю и II, относительная диэлектрическая проницаемость которых обеспечивает прохождение электромагнитной волны через контролируемый материал 7 без отражений, а суммарная толщина их обеспечивает необходимое замедление электромагнитной волны, как показано в предлагаемом спо- собе. Управляемые двухпозиционные пе- реключатели 2 и 9 переключаются управляющим генератором 12. В другом положении управляемых двух позиционных переключателей 2 и 9 на один вход фазового детектора 4 поступае сигнал СВЧ генератора 13, прошедший через линию 21 задержки, например, спиральную замедляющую систему, а на второй вход фазового детектора 4 поступает сигнал того же СВЧ генератора 13, прошедший по опорному каналу 8,Переменная составляющая выходного сигнала фазового детектора 4 после ее усиления УНЧ 14 поступает на вход синхронного детектора 15, управляемого управляющим генератором 12. Выходной сигнал ФНЧ 16 через интегратор 17 поступает на управляющий вход СВЧ генератора 13, регулируемого по частоте. Этот сигнал, пропорциональный интегралу от разности выходных напряжений фазового детектора 4 за период коммутации, так изменяет частоту СВЧ генератора 13, чтобы выходной сигнал фазового детектора. 4 оставался ноизменнь(м щэи двух положениях управляемых двухпозиционных переключателей 2 и О. Сигналы СВЧ генераторов 1 и 13 смешиваются балансным смесителем 18. На выходе ФНЧ 19 цифровой частотомер 2О измеряет разностную частоту С8Ч генераторов 1 и 13. Как следует из выражения (4), а также с учетом соотношения частот СВЧ генераторов 1 и 13, разностная частота определяется выражением .f K-cfvi, , где К - постоянный коэффициент преобразования измерительного устройства; П 1,2,5 - натуральный ряд чисел, учитывающий неоднозначность показаний частотомера, обусловленную соотношением контролируемой толщины и длиной волны СВЧ колебаний. Таким образом, при реализации предлагаемого способа .достигается повышение точности и скорости измерения, потому что устранены составляющие погрешности измерегаш фазы на сверхвысокой частого Y и ли , повышена скорость измерения, так как отпала необходимость извлекать контролируемый материал 7 из избирательной ячейки для коррекции погрешности ли фазометра (для установки нуля фазометра). Процесс измередия толщины диэлектрических материалов 7 полностью автоматизирован, а отсчет контролируемой толщины производится по цифровому табло частотомера 20 с постоянным коэффициентом пропорциональности. Остаточная погрешность предлагаетиого способа зависит от стабильности коэффициента преобразования К, который, в свою очередь, определяется составляющими « , X , ,а . Стабильность частоты генератора сверхвысокочастотных колебаний JL обеспечивается высокой известными средствами, постоянство времени задержки ta, определяемое постоянством геометрических размеров замедляющей системы, также высокре. Относительц ая диэлектричес790189кая проницашосгь определяется известными средствами с погрешностью, не превышаюшей ± О,1%, Таким образом, достижимая точность измерения по предлагаемому способу определяется остаточной погреш- s костью менее ±0,1%, Этсомомический эффект предлагаемого технического решения состоит в повышении производительности контрольных операций, повышении качества вьшускаемой продук- 10 цин и экономии исходных материалов,. Формула изобретения Способ измерения толщины диэлектрических материалов, основанный на возбуж дении тракта контрольным сверхвысокочастотньп 1 сигналом и измерении его электрической длины при наличии исследу- 20 емого диэлектрического материала и при его отсутствии, огличаюшийся тем, что, с целью повышения точности из1508 мерений. увеличивают частоту конгрольного сверхвысокочастотного сигнала до момента совпадения значений электрических длин тракта при наличии исследуемого диэлектрического материала и при его отсутствии, измеряют при этом величину приращения частоты р контрольного сверхвысокочастотного сигнала, а толщину d диэлектрического материала определяют по формуле : J.P ... , рд П- I, 2, 3 ...-коэффициент, учитывающий соотношение толщины контролируемого диэлектрического материала и длину волны контрольного сверхвысокочастотного сигнала, К - постоянный коэффициент преобразования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I . Бондаренко И. К. и др, Автоматизация измерений параметров СВЧ трактов. М.,Советскоерадио ,1969,с. 243-244 (прототип).
