Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов,покрытых защитной диэлектрической пленкой

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) Э 01 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пO делАм изОБРетений и ОткРытий

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3514831/18-21 (22) 26.11.82 (46) 07.02.84. Вюл. Р 5 (72) В.А.Ьонев, Н.В.Любецкий, П.H.Пунько и С.A.Tèõàíîâè÷ (71) Институт прикладной физики

AH Белорусской ССР (53) 621.317.337 (088,8) (56) 1.Известия вузов СССР. "РадиОэлектроника", 1969, т. 12, II б, с. 643-647.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 415614, кл. B 01 R 27/26, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ П"ОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ, ПОКРЫТЫХ ЗАЩИТНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКОЙ, содержащее последовательно соединенные СВЧ генератор, клеммы для подключения контролируемого образца, делитель волны на две ортогональные составляющие, выходы которого через первый и второй детекторы соединены соответственно с входами измерителя отношения напряжений и индикатор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя частотными модуляторами, соединенными с СВЧ генератором, блоком выборки и хранения напряжения, включенным между измерителем отношения и индикатором, и последовательно соединенными селективным усилителем, фазовым детектором и формирователем, причем вход селективного усилителя соединен с вторым выходом одного иэ детекторов, выход формирователя — с управляющим вхо- щ

Я дом блока выборки и хранения напряжения, второй выход первого частотного модулятора соединен с входом опорного сигнала фазового детектора.

1071973 вход селективного усилителя соединен

5 с BTopb1M выходом Одного,из детекторов, выход формирователя — с управляt0

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнической, электронной и химической промышленности для неразрушающего контроля качества и определения диэлектрической проницаемости материалов под слоем защитного диэлектрического покрытия.

Известно устройство для определения диэлектрической проницаемости веществ по отношению амплитуд Екомпанент отраженной и прошедшей через диэлектрик волн, состоящее из последовательно расположенных СВЧ генератора, аттенюатора, передающего и приемного рупора, между которыми расположен контролируемый образец, детектора и регистрирующего прибора i12

Недостатком устройства является низкая точность измерений диэлектрической проницаемости диэлектрических материалов и изделий, покрытых защитной диэлектрической пленкой, связанная с тем, что для указанных структур защитная пленка вносит недопустимо большую погрешность в результаты измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов., содержащее последовательно соединенные

СВЧ генератор, контролируемый образец, делитель волны на две ортогональные составляющие, выходы которого через первый и второй детекторы соединены соответственно со входами измерителя отношения напряжений, и индикатор t:22

Однако известное устройство обладает низкой точностью при измерении диэлектрической проницаемости материалов, покрытых защитной диэлектрической пленкой, вносящей недопустимо большую погрешность в результаты измерений.

Цель изобретения — повышение z очности измерения диэлектрической проницаемости материалов, покрытых защитной диэлектрической пленкой.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов, покрытых защитной диэлектрической пленкой, содержащее последовательно соединенные СВЧ генератор, клеммы для подключения контролируемого образца, делитель .волны на две ортогональные составляющие, выходы которого через -первый и второй детекторы соединены соответственно со входами измерителя отношения напряжений и индикатор, снабжено двумя частотными модуляторами, соединенными с СВЧ генератором, блоком выборки и хранения напряжения, включенным

55 между измерителем отношения и индикатором, и последовательно соединенными селектинным усилителем, фазоным детектором и формирователем, причем ющим входом блока выборки и хранения напряжения, второй выход первого частотного модулятора соединен с входом опорного сигнала фазового детектора.

Суть предлагаемого изобретения сводится к следующему. С помощью одного из модуляторов периодически изменяют частоту генератора электромагнитных колебаний по несимметричному пилообразному закону. Одновременно с помощью второго модулятора .частоту генератора изменяют с малой амплитудой, но с более высокой частотой по периодическому закону, а в сигнале одного из детекторов с помощью усилителя выделяется напряжение этой частоты и подается на фазовый детектор, Изменение частоты генератора по пилообразному закону обеспечивает периодическое прохождение величины отношения ортогональных составляющих через максимальное з начение. A дополнительная модуляция с более высокой частотой обеспечинает фиксацию момента прохождения максимума, так как в этот момент фаза сигнала детектора скачком изменяется на 180 и фазовый детектор совместно с формирователем вырабатывает импульс, управляющий работой схемы измерения. Измеренная в момент прохождения максимума величина отношения амплитуд ортогональных составляющих зависит только от диэлектрической проницаемости исследуемого материала и измерительный прибор может быть непосредственно проградуирован в единицах проницаемости.

На черте>хе изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит первый и второй частотные модуляторы 1 и 2, выходы которых соединены с входами СВЧ генератора 3, контролируемый образец 4, последовательно соединенные делитель

5 волны на две ортогональные составляющие, первый детектор 6| измеритель 7 отнсыения напряжений, блок 8 выборки и хранения напряжения, индикатор 9, а так>хе последовательно соединенные второй детектор 2.0, селективный усилитель 11, фазовый детектор 12, формирователь 13.

Устройство работает следующим образ ом.

Первый модулятор 1 периодически с частотой Q. изменяет частоту СВЧ генератора 3 по пилообразному закону. Одновременно второй модулятор 2

1071973

Составитель Л. Сорокина

Редактор A.Øàíäîð Техред А, Бабинец Корректор В. Гирляк

Заказ 116/37

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 изМеняет частоту .СВЧ генератора 3 с более высокой частотой Ы по закону asi м . Линейно поляризованное

СВЧ излучение с двойной частотной модуляцией от генератора направляется под углом на контролируемый образец 4, причем плоскость поляризации падающей волны выбирается равной 45 > относительно плоскости падения. Таким образом в падающей волне имеются две равные по величи- 1О не оротогональные составляющие: лежащая в плоскости падения и перпендикулярны к ней. Отраженное от исследуемого образца под тем же углом + излучение попадает в дели- 15 тель 5, выполненный на основе одномерной проволочной решетки. Он разделяет отраженную. волну на две ортогональные составляющие: лежащую в плоскости падения и ортогональной ей и направляет их на детекторы 6 и 10. Напряжения с детекторов 6 и

10 одновременно поступают на входы измерителя 7 отношения напряжений.

Одновременно сигнал с одного детектора 10 через селективный усилитель 11 поступает на измерительный канал фазового детектора 12.

Сигнал на опорный канал фазового детектора подается с второго выхода первого частотного модулятора 1. В момент прохождения величины отношения амплитуд ортогональных составляющих q через максимальное значение фаза сигнала, поступающего с селек". .тивного усилителя 11 на фазовый детектор 12 скачком изменяется на 180 .

В этот момент формирователь 13 вырабатывает управляющий импульс, который запускает блок 8 выборки и хранения напряжения. Устройство выборки и хранения напряжения измеряет и запоминает напряжение, которое имеется в момент прихода управляющего импульса на выходе измерителя

7 отношения напряжений. Напряжение с выхода устройства выборки и хранения поступает на индикатор, шкала которого градуируется в единицах диэлектрической проницаемости.

3а базовое устройство принимается серийно выпускаемый в СССР измерительль параметров диэлектриков Б9-6

ТУ 7В2 730.000, который позволяет с погрешностью 2Ъ измерять диэлектрическую проницаемость однородных материалов. Наличие защитной диэлектрической пленки на поверхности исследуемого материала приводит к дополнитель ной погрешности, величина которой определяется параметрами и свойствами защитной пленки и может в десятки раз превышать погрешность изв ест ного устройства при измерении диэлектрической проницаемости материалов без защитной пленки.

Основным преимуществом предлагае- мого устройства является более высокая точность ф13 > измерений диэлектрической проницаемости материалов, покрытых защитной диэлектрической пленкой, за счет того, что в ходе измерений полностью исключается влияние защитной пленки. Повышение точности достигается за счет того,что в предлагаемом устройстве изменяют частоту падающего излучения и измеряют отношение амплитуд о ортогональных составляющих отраженной от исследуемого материала СВЧ волны при такой частоте излучения, при которой величина с определяется только диэлектрической проницаемостью исследуемого материала и не зависит от параметров и свойств защитной пленки.