Способ измерения удельного сопротивления порошкового материала

Способ измерения удельного сопротивления порошкового материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА путем заполнения исследуемым порошковым материалом СВЧ резонатора, воз- , буждения его электромагнитными колебаниями одной частоты, фиксагши состояния резонанса,о тличающийс я тем, что, с целью повьшгения точности , предварительно измеряют фазу волны на выходе незаполненного СВЧ резонатора, после заполнения СВЧ резонатора полностью и возбуждения его электромагнитньми колебаниями одной частоты, изменяют объемную концентрацию исследуемого аорршкового материала путем его уплотнения и досыпки, состояние резонанса фиксируют по моменту , когда фаза волны на выходе СВЧ резонатора изменяется на величину, кратную 360 относительно фазы волны на выходе незаполненного СВЧ резонатора , измеряют значение длины волны и объемной концентрации исследуемого порошкового материала при резонансе i а удельное сопротивление порошкового материала определяют по зависимости, связывающей его с длиной волны и объемной концентрацией порошкового материала при резонансе.

09) (Щ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК уд) С 01 R 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3401087/18-09 (22) 22.02.82 (46) 30.03.84. Бюл.У12 (72) В.Г. Слоущ и Л.Г. Гурвич (71) Всесоюзный институт огнеупоров (53) 621.317.738(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР й".-316035, кл. Я 01 R 27/26, 1969.

2. Петровский В.Л. Определение диэлектрических характеристик порошков на сверхвысоких частотах.-"Порошковая металлургия", 93, 1980, с.65 (прототип}. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА путем заполнения исследуемым порошковым материалом СВЧ резонатора, воз-, буждения его электромагнитными колебаниями одной частоты, фиксации состояния резонанса,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности, предварительно измеряют фазу волны на выходе незаполненного СВЧ резонатора, после заполнения СВЧ резонатора полностью и возбуждения его электромагнитными колебаниями одной частоты, изменяют объемную концентрацию исследуемого .юрошкового материала путем его уплотнения и досыпки, состояние резонанса фиксируют по моменту, когда фаза волны на выходе СВЧ резонатора изменяется на величину, кратную 360 относительно фазы волны

0 на выходе незаполненного СВЧ резонатора, измеряют значение длины волны и объемной концентрации исследуемого порошкового материала при резонансе,, р а удельное сопротивление порошкового материала определяют по зависимости, связывающей его с длиной волны и объемной концентрацией порошкового материала при резонансе.

1083128

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а также к техI нике неразрушающих испытаний, и можег быть применено для технологического контроля удельного сопротивления (электропроводности) и качества . порошковых материалов, а также для изучения их электрофиэических свойств.

Известен способ измерения удельного сопротивления материала, с ис- <0 пользованием СВЧ-колебаний, осуществляемый следующей последовательностью операций: резонатор заполняют порошковым материалом частично, возбуждают резонатор электромагнитными 15

СВЧ-колебаниями нескольких частот, фиксируют состояние резонанса по амплитуде колебаний, определяют удельное сопротивление по добротности резонатора, причем доб- 20 ротность определяют по ширине резонансной кривой путем подачи на резонатор с исследуемым материалом частотномодулированных колебаний или изменения объема резона- 25 тора (1) .

Недостатком известного способа является недостаточно высокая точность измерения на порошковых материалах с малым удельным сопротив-,щ лением и переменным зерновым составом. Кроме того, для достижения высокой точности измерения объем образца Должен быть значительно меньше общего объема резонатора, причем с увеличением электропроводности объем образца приходится уменьшать.

Это снижает представительность полу-. ченных результатов.

Наиболее близким к предлагаемому 4О является способ измерения удельного сопротивления, включающий в себя следующую последовательность опера..ций: заполняют резонатор порошком частично, возбуждают резонатор электромагнитньичи сверхвысокочастотныкн колебаниями одной частоты, определяют удельное сопротивление по добротности резонатора, измеренной по ширине резонансной кривой при расстройке изменением объема резонатора (2) .

Недостатком способа является низкая точность из-эа недостаточной

Чувствительности при измерениях íà SS материалах с малым удельнж сопротивлением и маскирующего влияния на результаты измерения переменной дисперсности порошков, малое количество исследуемого материала (1 куб.см), что снижает представительность полученного результата измерения и вызывает потребность в увеличении числа измерений, необходимость приготовления образцов определенной формы, что делает изме.рения более длительными и трудоемкими, а также вносит в измерения мешающий фактор.

Недостатки способов связаны с тем, что тангенс угла диэлектрических потерь определяется по величине добротности резонатора (ширине резонансной кривой), точность измерения которой на материалах с большой злектропроводностью становится низкой. Кроме того, на величину добротности влияет степень дисперсности порошковых материалов, что вносит значительную погрешностЬ при проведении измерений на порошковых материалах переменной зернистости. Способ позволяет достичь удовлетворительной точности (погрешность до

1Я) только при измерениях на образцах иэ порошковых материалов малой электропроводности и при строгом соблюдении размеров образцов .и чистоты их поверхности.

Цель изобретения — повышение точности измерений. г

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу измерения удельного сопротивления порошкового материала путем заполнения исследуемым порошковым материалом СВЧ резонатора, возбуждения его электромагнитными колебаниями одной частоты, фиксации состояния резонанса, предварительно измеряют фазу волны на выходе незаполненного СВЧ резонатора, после заполнения СВЧ резонатора полностью и возбуждения его электромаг-. нитными колебаниями одной частоты измеряют объемную концентрацию исследуемого порошкового материала путем его уплотнения и досыпки, состояние резонанса фиксируют по моменту, когда фаза волны на выходе СВЧ резонатора изменяется на величину, кратную 360 относительно фазы волны на выходе незаполненного СВЧ резонатора, измеряют значение длины волны и объемной концентрации исследуемого порошкового материала при резонансе, а удельное сопротивление порошкового материала. 1083 определяют по зависимости, связываю-. щей его с длиной волны и объемной концентрацией порошкового материала при резонансе.

Способ реализуется следующим 5 образом.

Свободной засыпкой заполняют СВЧ резонатор исследуемым порошковым материалом полностью, возбуждают СВЧ резонатор электромагнитными колебания.10 ми одной частоты, изменяют объемную концентрацию порошкового материала в СВЧ резонаторе путем уплотнения и подсыпки, добиваясь достижения резонанса (на порошках карбида крем- 15 ния изменение объемной концентрации путем уплотнения возможно до 20X), фиксируют состояние резонанса по моменту, когда значение фазы на выходе

СВЧ резонатора кратно 360, фикси- 2О руют значения длины волны в СВЧ резонаторе (по геометрии резонатора и моде колебаний в нем) н объемной концентрации. порошкового ма- " териала (по величинам массы и объема резонатора) при резонансе, по значениям длины волны и объемной концентрации порошкового материала при резонансе.с помощью градуировочных графиков или аналитически определяют удельное сопротивление порошкового материала.

В случае,.когда изменением объем" ной концентрации порошкового мате риала в СВЧ резонаторе не удается добиться резонанса, изменяют объем резонатора, например, путем смещения одной иэ.стенок СВЧ резонатора.

Взаимосвязь свойств среды (порошкового материала) с измеренными величинами описывается следующими уравнениями.

Ф

45 где „я — относительная диэлеХтричебкая проницаемость, вычисленная по величине измерей- 55 ной длины волны в СВЧ резонаторе с порошковым материалом. Выбор формулы дпя

128 4 вычисления a"(3) зависит от геометрии СВЧ резонатора.

Например, для прямоугольного .везонатора и основного типа,волны может быть применена расчетная формула

I где 3g, hg 10 — длина волны соот» ветственно в СВЧ резонаторе, заполненном порошковым материалом, в незаполненном СВЧ резонаторе и в свободном пространстве, I

Еп — относительная вещественная диэлектрическая проницаемость порошка, A(8> — тангенс угла потерь в порошковом материале, I .

6 — объемная концентрация в порош- ковом материале, Š— относительная. вещественная диэлектрическая проницаемость компактного материала (в 1), приншма ет-. ся в качестве константы и беретов из справочной литературы.

По приведенным уравнениям вычисляется 1ф п экстраполяция ted( на компактный материал (в=1) - ф8 осуществляется с использованием градуировочных графиков или аналитичес ки.

Удельное сопротивление Р вычисляется по значению Фф8 по формуле

Е + +6 guutgR где 42 — круговая частота, E0 — диэлектрическая постоянная вакуума.

Сокращение времени измерения достигается sa счет проведения измерения на достаточном (представительном) .количестве порошкового материала.

Полученный положительный эффешт объясняется следующим.

Заполнение порошковым материалом всего объема СВЧ резонатора позволяет увеличить количество исследуемого порошкового материала, что цювышает представительность и точность . ,измерений, а также упрощает методику. определения длины волны в СВЧ резо"

- наторе, заполненном порошковым материалом. Достижение резонанса путем изменения объемной концентрации в СВЧ резонаторе позволяет вести измерения на одной частоте при полностью,запол-.

1083128

Составитель Ю. Мамонтов

Редактор О. Сопко Техред С ° JIeresa Корректор О. Тигор

Заказ 1737/40 Тирах 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород, ул. Проектная, 4 ненном порошковым материалом СВЧ резонаторе, что уменьшает маскирующее влияние переменной дисперсности среды.

Фиксация состояния резонанса по . величине смещения фазы волны на выходе СВЧ резонатора повышает разрешающую способность в условиях измерений на порошковых материалах с большой злектропроводностью, а следова10 тельно, и точность измерений. Благодер ря определению удельного сопротивления по значениям длины волны в СВЧ резонаторе, заполненном порошковым материалом, достигают ослабления мешающего влияния переменной дисперсности (зернистости) порошковых материалов. Это связано с тем, что длина волны в СВЧ резонаторе зависит только от фазовой скорости распростране-ния колебаний в среде, заполняющей

СВЧ резонатор, т.е. от диэлектричес- ких параметров порошкового материала, и на нее практически не влияет затухание> связанное с дисперсностью среды.