Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов

 

Изобретение,относится , к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается исключением нестабильности мощности излучения генератора к необходимости регулировки поляризационных элементов. Устройство содержит генератор излучения 1, управляемый аттенюатор 2, поляризационный интерферометр 3, состоящий из поляризатора 4, делителей 5, 6 и 10 злектромапштной волны, фазовращателя 7, управляемого аттенюатора 9, анализатора II и детектора излучения 12, детекторы излучения 13 и 14, ийдикатор 15, усилители 15 и 16 автоматической регулировки мощности. Регулирование суммарной мощности СВЧ-волны осуществляется с помощью детектора 12, усилителя 16 и аттенюатора 2. 1 ил. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) . (50 4 G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (4 т а

gg6e22

К АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (.21) 3799448/24 — 21 (22) 09.10.84 (46) 23.04.86. Бюл. 3М, 15 (71) Институт прикладной физики АН БССР (72) В. A. Конев, С. А. Тиханович и В. К. Нопельнюк (533 621.317З35 (088,8) . (56) Авторское свидетельство СССР И 798632, кл. G. 01 R 27/26, 1981.

Авторское свидетельство СССР М 881626, кл. G 01 R 27/26, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ.ДИ—

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИА—

ЛОВ (57) Изобретение, относится, к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ. Цель изобретения — повышение точности измерений — достигается исключением нестабильности мощности излучения генератора (. необходимости регулировки поляризационных элементов. Устройство содержит генератор излучения 1, управляемый аттенюатор 2, полярнзапионный интерферометр

3, состоящий из поляризатора 4, делителей

5, 6 и 10 электромагнитной волны, фазовращателя 7, управляемого аттенюатора 9, анализатора 11 и детектора излучения 12, детекторы излучения 13 и 14, индикатор 15, усилители !5 и !6 автоматической регулировки мощности. Регулирование суммарной мощности СВЧ-волны осуществляется с помощью детектора 12, усилителя 16 и аттенюатора 2. 1 нл. 9

1226347 где х

1ф оп

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ.

Цель изобретения — повышение точности измерений, обусловленное нестабильностью мощности излучения генератора и необходимостью регулировки поляризационных элементов.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения диэлектрических параметров материалов, Устройство содержит,цоследовательно соединенные генератор 1 излучения, управляемый аттенюатор 2, поляризационный интерферометр

3, состоящий из поляризатора 4, выход которого соединен с входом первого делителя 5 электромагнитной волны, второго делителя 6 и последовательно соединенных фазовращателя

7, уцравляемого аттенюатора 8, контролируемого образца 9, третьего делителя 10, выход которого через последовательно соединенные второй делитель 6 и анализатор 11 подключен к первому детектору 12 излучения„второй 13 и третий 14 детекторы излучения, индикатор 15 первый 16 и второй 17 усилители автоматической регулировки мощности.

Устройство для измерения диэлектрических параметров работает следующим образом.

Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов настраивают фазовраща. телем 7 и анализатором 11 по минимальному значению индикатора 15. В дальнейшем такая настройка не требуется.

Электромагнитная волна от генератора 1 через аттенюатор 2 попадает в поляризационный интерферометр 3, и котором с помощью первого делителя 5 линейно-поляризованная волна, прошедшая поляризатор 4, делится на две ортогональные составляющие. Делители и анализатор интерферометра выполнены на основе поляризационных проволочных решеток, устаО иовленных под углом 45 к оси распространения волны. Составляющая электромагнитной волны, параллельная направлению проволочек решетки первого делителя 5, отражается и попадает в опорный канал, а составляющая, перпендикулярная направлениям проволочек, проходит через решетку, взаимодействует с контролируемым образцом 9 и через гретий делитель 10 поступает во второй делитель 6, в котором смешивается с опорной составляющей, прошедшей через фаэовращатель 7 и аттенюатор 8. Суммарная волна поступает в анализатор 11, который выделяет и направляет в первый 12 и второй 13 детекторы излучения составляющие суммарной эаектромагнитной волны, соответствующие большой и малой полуосям эллипса поляризации.

Продетектированный сигнал с первого детектора 12 поступает на вход первого усилителя 16 автоматической регулировки мощности, который вырабатывает управляющий сигнал, в соответствии с которым регулируется с помощью аттенюатора 2 мощность СВЧволны, поступающей в интерферометр 3.

Часть СВЧ-волны направляется третьим делителем 10 на третий детектор 14, Продетектированнйй сигнал с третьего детектора 14 поступает на вход второго усилителя автоматической регулировки мощности, который вырабатывает управляющий сигнал, в соответствии с которым регулируется с помощью атгенюатора 8 мощность волны, прошедшей по опорному каналу. Продетектированный сигнал со второго детектора 13, пропорциональной мощности составляющей СВЧ-волны, соответствующей малой оси эллипса поляри-, зации, поступает в индикатор 15. По величине индицируемого сигнала судят о диэлектрических параметрах контролируемого материала. Поляризационные параметры СВЧ вЂ” волны на выходе интерферометра описываются следующими выражениями:

„51пах- Е,„Е„„„Б л 2х со5ь+ Е „ со5 х ,ccoos х+Е,„Е„„,55«n х со3а+Еи„„,в1л Х вЂ” азимут СВЧ-волны; — эллиптичность СВЧ-волны; и Е „,,„— компонент амплитуды

СВЧ-волны, прошедшей через опорный и измерительный каналы инте рферометра; — разность фаз компонент E u

Еи м

При равенстве амплитуд E и Е, „ азимут СВЧ-волны не меняется при изменении о

Ь и остается постоянным и равным 45

Введение в предлагаемое устройство третьего делителя 10 и детектора 14, а также усилителя 17 автоматической регулировки мощности и. аттенюатора 8, позволяет обеспечить равенство амплитуд ортогональных составляю50 щих СВЧ-вслны в опорном и измерительном каналах интерферометра и тем самым позволяет повысить точность измерений, так как в этом случае нет необходимости настраивать

1 анализатор перед каждым измерением. Эллиптичнссть СВЧ-волны в случае E =- Е

55 ап определяется следующим выражением

Формула изобретения

Составитель Н. Кринов

Техред Л. Олейник Корректор А. Тяско

Редактор Н. Яцола

Заказ 2126/43

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

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

3 1

Таким образом, измерив эллиптичность

СВЧ-волны, можно определить величину фазового сдвига, величина которого связана с диэлектрической проницаемосп ю материала.

Эллиптичность определяется как отношение малой оси эллипса поляризации к большой, т. е. мин мин макс где 3 и 3 — интенсивность ситнамнн макс лов, соответствующих малой и большой полуосям эллипса поляризации.

Регулируя суммарную мощность СВЧ-волны таким образом, чтобы 3 „а к — 1, Эти операции осуществляются в предлагаемом устройстве с помощью первого детектора 12, усилителя 16 автоматического регулятора мощности и аттенюатора 2.

Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов, содержащее генератор излучения, два детектора излучения, поляризационный йитерферометр с поляризатором, сое-. диненным с двумя делителями и анализатором излучения, вход которого соединен с выходом второго делителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем

226347 4 что, с целью увеличения точности измерений, оно содержит два усилителя автоматической регулировки мощности, два управляемых аттенюатора, фазовращатель, третий детектор излучения, третий делитель и индикатор, прИчем вход фазоврашателя соединен с первым выходом первого делителя, третий делитель установлен между одной клеммой для подключения контролируемого образца и вторым делителем, второй вход которого через второй управляемый аттенюатор подключен к выходу фазоврашателя, а первый управляемый аттенюатор включен между генератором излучения и поляризационным интерферометром, выходы первого и второго усилителей автоматической регулировки мощности соединены соответственно с управляющими входами первого и второго аттенюаторов, а входы — с выходом первого и третьего детекторов соответственно, выход поляризатора через первый делитель соединен с другой клеммой для подключения испытуемого образца, выход третьего делителя соединен с входом третьего детектора излучения, выход. второго делителя соединен с входом анализатора излучения, выходы которого соединены с входами первого и второго детекторов излучения, а выход последнего соединен с индикатором,