Способ измерения диэлектрической проницаемости

 

СПОСОБ ИЗ fEPEHИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ, включакнций измерение комплексного коэффициента отражения от исследуемого образца , полностью заполнякадего поперечное сечение волновода, за которьм расположен отражатель отличающ и и с я тем, что, с целью упроцемия измерений и повьшения их точности, измерение комплексного коэффициента отражения осуществляют при нескольких, не менее трех, различных произвольных расстояниях между исследуеь ым образцом и отражателем , результаты измерения комплексного коз ффициента отражения наносят на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, через полученные точки проводят окружность и по модулю и углу ориентации вектора 00, соединякщего центр полученной окружности с началом системы координат определяют, искомую диэлектрическую проницаемость из соотношения s;n. 00,.5„ (-|5„|) . ,./ -2if г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(зг) С 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭ06РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автонакамм сющетвъстви -где

„- -1 r%

Фйе

S (S+NJ (1 eJ!!

K E 2Tt

1 гр ФЛ г!! я=в лг

О,— и

Лилв(21) 3483120/24-09 (22) 02.08.82 (46) 07.04.85. Бюл. Р 13 (72) В.В. Гажиенко, С.В. Кошевая и В.В. Хоценко (71) Киевский ордена Ленина государственный университет им.Т.Г.Шевченко (53) 621.317.335(088.8) (56) 1. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на СВЧ. N. Физмат, 1963, с. 198.

2. Там же, с. 200, (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ, включающий измерение комплексного коэффициента отражения от исследуемого образца, полностью заполняющего полеречное сечение волновода, за которым расположен отражатель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упро" щения измерений и повышения их точности, измерение комплексного коэффициента отражения осуществляют при нескольких, не менее трех, различных произвольных расстояниях между исследуемым образцом и отражателем, результаты измерения комплексного коэффициента отражения наносят на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, через полученные точки проводят окружность и по мо„„SU„„1149186 A дулю и углу ориентации вектора СК „, соединяющего центр полученной окружности с началом системы координат определяют искомую диэлектрическую проницаемость из соотношения у +

5 . -11

00 Э

1 11 — 21 толщина исследуемого образца; ширина волновода, вещественная и мнимая части диэлектрической проницаемости длина волны соответственно в свободном пространстве и в вблноводе.

1149186

Изобретение относится к радиофизике и может быть использован для .исследования физических свойств диэлектрических материалов.

Известен способ измерения диэлек S трической проницаемости, с использованием образцов с кратными толщинами, в котором сначала измеряют комплексный коэффициент отражения К от образца одной толщины, а затем от образца с толщиной вдвое большей Ãf 3.

Недостатком способа является необходимость в изготовлении двух образцов с определенными толщинами. !

Наиболее близким техническим реш :нием к предлагаемому изобретению является способ измерения диэлектрической проницаемости, включающий измерение комплексного коэффициента отражения от исследуемого образца, полностью заполняющего поперечное сечение волновода, за которым располагается отражатель один раз на расстоянии n — от задней стенки л 25

z исследуемого образца, а второй раз на .расстоянии (и+ — ) — j2 ).

1 1

Недостатком способа является то, что необходимо дополнительно с высокой точностью измерять расстояние ЗО от образца до отражателя, что особенно затрудняется при увеличении частоты и при исследовании материалов на сверхнизких температурах, где образец с отражателем находится внут-З ри вакуумного криостата."

Цель изобретения — упрощение измерений и повышение их точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения 40 диэлектрической проницаемости, включающему измерение комплексного коэф; фициента отражения от исследуемого образца, полностью заполняющего поперечное сечение волновода, за 4S которым расположен отражатель, измерения комплексного коэффициента отражения осуществляется при нескольких, не менее трех различных произвольных расстояниях между исследуе- ф мым образцом и отражателем, результаты измерения комплексного коэффициента отражения наносят на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, через полученные точки проводят окружность и по модулю и углу ориентации вектора 00, соеднняюще- го центр полученной окружности, с началом системы координат, определяют искомую диэлектрическую проницаемость из соотношения

-2 -Ф

00=5 + (l)

1 11,) )j )2 „ 2)(-2 rf ) где 5 (1+R) -(1-й) е

Ме

1,P)à () )2 е 2 ГЪ

2JI и

Л Г f3-14 . с(=

K Е

2р

2, к= — )

Ля ()l 3 где 1 — толщина исследуемого образца а — ширина волновода; ! I( и E. — вещественная и мнимая части диэлектрической проницаемости н Ла — длина волны в свободном пространстве и в волноводе.

На фиг. f показан узел для реализации предлагаемого способа измерения диэлектрической проницаемости на фиг, 2 — окружность С на координатной плоскости, проведенная через

З,точки, полученные при измерениях. При отсутствии потерь в волноводе и в случае идеального отражения с коэффициентом отражения равным единице, измеренные точки ложатся на окружность единичного радиуса.

Узел содержит отрезок волновода

1, исследуемый образец 2, отражатель 3.

Сущность способа и его реализация заключается в следующем.

При перемещении отражателя 3 за четырехполюсником, образоваяным отрезком волновода 1 полностью заполненного исследуемым образцом 2, измеренные значения комплексного коэффициента К отражения, нанесен1 ные на координатную плоскость зависимости его вещественной части от его мнимой части, располагаются на окружности, причем модуль и угол ориентации вектора 00„, соединяющего центр полученной окружности с

11491

Фиг. 1 (Риз.

ВНИЦПИ Заказ 1874(31 Ти 748 Попписыое центром системы коорцинат, связан с, 5„macule етырехполюсника известным соотношением

5 5" ба=5 + " " . (Z>

-I--"-r

Рассматривая отрезок волновода с исследуемым образцом как четырехполюсник, можно параметры 5„„, 5„ и 10

5 выразить через комплексную ди I электрическую проницаемость F.=E.-Е" исследуемого образца и его толщи86 4 ну b подставляя которые в (2) получим расчетную формулу (1), по которой и рассчитываются искомые параметры E и E. . .Измерения должны проводиться для нескольких, не менее трех, различных произвольных расстояний между исследуемым образцом и отражателем. При этом сами положения отражателя измерять не требуется, так как они в расчетах не участвуют.

Предлагаемый .способ упрощает измерения и повышает их точность.