Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материала

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и обеспечивает увеличение диапазона измерения. Устрво содержит СВЧ свип-генератор 1, направленный ответвитель 2, измерительную ячейку 3 с исследуемым материалом. СВЧ-детектор 4 и индкатор 5. Измерительная -ячейка 3 выполнена в виде коаксиальной короткозамкнутой на конце линии. Кювета для исследуемого материала выполнена в виде тонкостенного диэл. цилиндра с тонкопленочньм поглотителем и установлена между торцом коаксиальной линии и центральным ее проводником заподлицо с центральным проводником.Частотно-модулированный сигнал СВЧ свип-генератора 1 через направленный ответвитель 2 поступает на измерительную ячейку 3. Измерение диэл. проницаемости исследуемого ма териала сводится к определению длины волны, соотв. полному отражению входного сигнала из-за шунтирующего действия ячейки 3 с исследуемым материалом . Отраженный сигнал через направленный ответвитель 2 и СВЧ-детектор 4 поступает на индикатор 5. 4 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (so 4 С 01 R 27/26 ф (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3998284/24-09 (22) 30.12.85 (46) 30.03.88. Бюл. У 12 (7 1) Саратовский политехнический институт (72) Ю.С.Архангельский, В.А.Коломейцев и А.P.Æåëåçíÿê (53) 621,317,335,3(088.8) (56) Брандт А.А. Исследование диэлек-. ,триков на сверхвысоких частотах. М.:

Наука, 1963, 191-199.

Там же, с. 176-177. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА! (57) Изобретение относится к радиотехническим измерениям и обеспечивает увеличение диапазона измерения. Устрво содержит СВЧ свип-генератор 1, направленный ответвитель 2, измерительную ячейку 3 с исследуемым материалом, 1:3Ч-детектор 4 и индкатор 5. Измерительная .ячейка 3 выполнена в виде коаксиальной короткозамкнутой на конце линии. Кювета для исследуемого материала выполнена в виде тонкостенного диэл. цилиндра с тонкопленочньм.поглотителем и установлена между торцом коаксиальной линии и центральным ее . проводником заподлицо с центральным

I проводником. Частотно-модулированный сигнал СВЧ свил-генератора 1 через направленный ответвитель 2 поступает на измерительную ячейку 3. Измерение диэл. проницаемости исследуемого ма териала сводится к определению длины волны, соотв. полному отражению входного сигнала из-за шунтирующего действия ячейки 3 с исследуемым материалом. Отраженньй сигнал через направ- ленный ответвитель 2 и СВЧ-детектор 4 поступает на индикатор 5. 4 ип.

1385091

Изобретение относится к радиотехническим измерениям параметров диэлектриков с помощью коаксиальной линии передачи. 5

Целью изобретения является увеличение диапазона измерения.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема устройства для измерения диэлектрической проницае- 10 мости материалов на фиг.2 — измерительная ячейка в виде коаксиальной короткозамкнутой на конце линии; на фиг.3 — эквивалентная схема измерительной ячейки, на фиг.4 — графики 15 зависимостей составляющих входного сопротивления измерительной ячейки от длины волны.

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов содержит СВЧ свип-råíåðàòîð 1, направленный ответвитель 2, измерительную ячейку 3 с исследуемым материалом, СВЧ-детектор 4, индикатор 5.

Измерительная ячейка содержит внешний проводник 6, центральный проводник 7, тонкопленочный поглотитель

8, тонкостенный диэлектрический цилиндр 9, исследуемый материал 10.

На эквивалентной схеме (фиг.3) короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии с исследуемым материалом обозначено: R — сопротивление тонкопленочного поглотителя, Х вЂ” сопротивление диэлектрического материала 35

2,, — входное сопротивление измерительной ячейки.

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов работает следующим образом. 40

С СВЧ свип-генератора 1 через направленный ответвитель 2 подают частотно-модулированный сиг нал на измерительную ячейку 3. Измерительная ячейка 3 представляет собой частично 45 заполненный диэлектриком отрезок коаксиальной линии, где исследуемый материап 10 помещают в тонкостенный диэлектрический цилиндр 9, который вместе с исследуемым материалом 10 образует подложку, на внешнюю. поверхность которой нанесен тонкопленочный поглотитель 8, включенный в разрыв центрального проводника 7 коаксиальной короткозамкнутой на конце линии.

Активное сопротивление тонкопленочного поглотителя R шунтируется реактивным сопротивлением материала Х.

Входное сопротивление такого отрезка линии опредепяют следующим известным соотношением: ВХ RX2

М « ьх R+ jX Кг +Хг

Z + jZ

R2X

R2 + Хг

2 d

377 о( где Х = -=-. (2) ч (—. ()

2Х<1

Я

à — диэлектрическая проницаемость материала;

d — диаметр материала;

Х, I — функции Бесселя нулевого и первого порядка.

Ъ вЂ” длина волны.

На фиг.4 показан ход зависимости действительной и мнимой составляющих входного сопротивления от длины волны. В окрестности % = % „„, входное сопротивление имеет резонансный характер, выражающийся в том, что ак- . тивная часть входного сопротивления

Z падает до нуля при O = h „ а реактивная составляющая Z" "меняет знак.

Определяют спектр собственных частот измерительной ячейки.

X = 0, l, (- — Г) = О, .2nd

2М . откуда . = 2,405

2.405 ()г а нт (Таким образом, измерение диэлектрической проницаемости исследуемого материала 10 сводится к определению соответствующей полному отражению входного сигнала из-за шунтирующего действия подложки, который через направленный ответвитель 2 и

СВЧ-детектор 4 поступает на индика тор.5.

Формул а и э о 6 р е т е н и я

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов, содержащее последовательно соединен" ные СВЧ генератор и измерительную ячейку, выполненную в виде коаксиальной короткозамкнутой на конце лиl RX2 (Э)= — — — -=0 (3) унт у + Хг

Так как R Ф 0 и не зависит от частоты, то для выполнения (3) необходимо

1385091

10 иа.

Фиг. Х нии, между торцом и центральным проводником соосно с ним установлена кювета для исследуемого материала, которая выполнена в виде тонкостенного диэлектрического цилиндра, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона измерений, в качестве СВЧ генератора используют СВЧ свил-генератор, введен направленный ответвитель, включенный между выходом СВЧ свип-генератора и измерительной ячейкой, боковое плечо направленного ответвителя, ориентированное на отраженную волну, соединено с индикатором, кювета для исследуемого материала размещена заподлицо с центральным проводником измерительной ячейки, на внешней поверхности тонкостенного диэлектрического цилиндра кюветы для исследуемого материала нанесен тонкопленочный поглотитель.

1 38 5091

С ос тав ит ель А. Лысов

Техред Л. Сердюкова

Редактор Н. Горват

Корректор В.Бутяга

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ь»

Заказ 1411/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4