Способ измерения диэлектрической проницаемости листовых материалов
Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Способ измерения реализуется следующим образом . СВЧ-сигнал фиксированной стабильной частоты а разделяют на измерительный сигнал (ИС) и опорный сигнал . ИС смещанзт по частоте низкочастотным сигналом Uj. Смещенный по частоте СВЧ-сигнал проходит через исследуемый материал с диэлектрической проницаемостью и принимается приемной антенной. ИС с частотой со-П, прошедший через исследуемый материал, смешивается с опорным сигналом и выделяется низкочастотный ИС, который сравнивают по фазе с сигналом U. и уменьшают частоту низкочастотного сигнала до получения нулевой разности фаз. Затем дополнительно задерживают опорный сигнал.фиксированной частоты сз на фазовый угол (f и вновь уменьшают частоту низкочастотного сигнала до восстановления нулевой разности фаз. Диэлектрическую проницаемость исследуемого материала определяют по формуле 5 Гц, / 21Г С/ (F, -Fj ) d+1 z , где Cfj - величина дополнительного фазового сдвига (ФС); С - скорость распространения электромагнитной энергии в свободном пространстве; d - толщина исследуемого материала; F, и Fjj - смещение частоты низкочастотного сигнала до и послевведения дополнительного ФС. 1 ил. сл с
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК щ1 4 G 01 К 27/26
5
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbffHRM
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4126793/24-09 (22) 14.07.86 (46) 23. 01. 89. Бюл. М 3 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности .(72) Д.Б.Головко, Ю;А.Скрипник, В.Н.Замарашкина и А.Ф.Яненко (53) 621.317.335.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 113390, кл. С 01 К 27/26, 1957.
Авторское свидетельство СССР
В 1116371, кл. G 01 N 22/04, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения— повышение точности измерений. Способ измерения реализуется следующим образом. СВЧ-сигнал фиксированной стабильной частоты сд разделяют на измерительный сигнал (ИС) и опорный сигнал. ИС смещают по частоте низкочастотным сигналом U . Смещенный по частоте СВЧ-сигнал проходит через ис„.Я0„„1453337 А1 следуемый материал с диэлектрической проницаемостью и принимается приемной антенной. ИС с частотойа -Q, прошедший через исследуемый материал, смешивается с опорным сигналом и выделяется низкочастотный ИС, который сравнивают по фазе с сигналом U u уменьшают частоту низкочастотного i сигнала до получения нулевой разности фаз. Затем дополнительно задерживают опорный сигнал. фиксированной частоты у на фазовый угол (p, и вновь уменьшают частоту низкочастотного сигнала до восстановления нулевой разности фаз. Диэлектрическую проницаемость исследуемого материала определяют по формуле Е = Pcp,/2 С/(Р, -F )d+Q, где ц, — величина дополнительного фазового сдвига (ФС); С вЂ” скорость распространения электромагнитной энергии в свободном пространстве;
d — - толщина исследуемого материала;
F и Р— смещение частоты низкочастотного сигнала до и после .введе ния дополнительного ФС. 1 ил.
1453337
Изобретение относится к технике измерений на СВЧ.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
На чертеже представлена структур5 ная электрическая схема устройства, реализующего способ измерения диэлектрической проницаемости листовых материалов.
Устройство содержит СВЧ-генератор
1, направленный ответвитель 2, блок 3. сдвига частоты, низкочастотный генератор 4, излучающую антенну 5, исследуемый материал 6, приемную антенну 7, смеситель 8, фазовращатель
9, фильтр 10 нижних частот (НЧ), усилитель 11 низкой частоты, фазовый детектор 12, фильтр 13 НЧ, индикатор
14, фильтр 15 НЧ, частотомер 16.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал СВЧ-генератора 1 с помощью направленного ответвителя 2 разделяется на измерительный и опорный. Измерительный сигнал смещается по частоте в блоке 3 сдвига частоты сигналом НС-генератора 4. Смещенный по частоте сигнал поступает в излучающую антенну 5. Энергия СВЧ-сигнала, прошедшего через исследуемый материал 6, принимается приемной антенной 7 и поступает на один из входов смесителя 8, на другой вход которого поступает опорный сигнал. В опорном канале включен фазовращатель 9, вначале установленный в нулевое положение.
Из смешанных СВЧ-колебаний фильтром
10 нижних частот выделяется сигнал с частотой НЧ-генератора 4 фаза коt
40 торого пропорциональна значению диэлектрической проницаемости исследуемого материала 6. Выделенный сигнал усиливается усилителем 11 и поступает на один из входов фазового детектора 12 на другой вход которого поступает через фильтр 15 ЦЧ, аналогичный фильтру 10, напряжение с генератора 4. Выходное напряжение фазового детектора 12, пропорциональное разности фаз входных напряжений, через фильтр 13 НЧ,, который выделяет постоянную составляющую напряжения, воздействует на индикатор 14.
Изменением частоты НЧ-rенератора
4 устанавливают нулевое показание индикатора 14 и производят отсчет. частоты Fq НЧ-сигнала по цифровому частотомеру !6. Затем фазоврашателем 9 вводят дополнительный фазовый сдвиг ср, в опорный канал. Изменением частоты НЧ-генератора 4 восстанавливают нулевое показание индикатора 14 и измеряют частоту F> НЧ-сигнала. По калиброван ому фазовому сдвигу ср о фазовращателя 9 и двум значениям частот F< и F НЧ-генератора 4 определяют диэлектрическую проницаемость исследуемого материала 6, который может перемещаться между антеннами 5 и 7. .Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения новизна. Соответствие критерию изобретения существенные отличия заключается в следующем. Совокупность новых операций смешивания смещенного по частоте СВЧ-сигнала с СВЧ-сигналом фиксированной частоты, выделение сигнала частоты смещения, регулирования его частоты до совпадения
его фазы с фазой смещающего сигнала, измерения ее значения, введения дополнительного фазового сдвига в СВЧсигнал фиксированной частоты, который выбирают больше порога чувствительности в пять-десять раз, измерения ее значения и вычисления диэлектрической проницаемости исследуемого материала по формуле позволяет повысить точность измерения диэлектрической проницаемости листовых и рулонных материалов.
Способ измерения диэлектрической проницаемости листовых материалов реализуется следующим образом., СВЧ-сигнал фиксированной стабильной частоты у: U, =Б, oos(at+ =U„cos(A + р ), где Б„, - амплитуда сигнала; q — его фаза, и передают на излучающую антенну. Смещенный по частоте СВЧ-сигнал Цъ 0„3cos f(y д) t+(p (р23 где U — амплитуда сигнала; Ц, — ц - его фаза, проходит через исследуемый материал с диэлектрической проницаемостью б и принимается приемной антенной. При толщине исследуемого материала d принятый сигнал запаздывает относительно с1 опорного сигнала на время ht=-(Е-1) С где С вЂ” скорость распространения 3337 4 зультате смешивания смещенных Пб Частоте сигналов с СВЧ-сигналом, находилась в пределах 20 — 30 МГц, где р, 45 Значение частоты низкочастотного второго сигнала F выбирают такой, чтобы частота низкочастотного измерительного сигнала, образованная в рез 145 электромагнитной энергии в свободном пространстве. Измерительный сигнал с частотой И-A прошедший через исследуемый материал, смешивается с опорным сигналом, и выделяется низкочастотный измерительный сигнал и, «и, соя(а r.-(ц-n} g t+ ср,), где ц 4 — амплитуда сигнала. Низкочастотный измерительный сигнал сравнивают по фазе с низкочастотным сигналом U и уменьшают частоту низкочастотного сигнала до получения нулевой разности фаз 2Ф„(о й,) —,(Г -1) =2ФК, где К=0,1,2,3 ° .. — целые числа, харак теризующие число полных циклов; 52 — круговая частота смещения, соответствующая нулевой разности фаз (A ай.) Затем дополнительно задерживают опорный сигнал фиксированной частоты ;а на фазовый угол (р и вновь уменьшают частоту НЧ-сигнала до восстановления нулевой разности фаз 2 н (Я- 2 С(": -1) -Ц>о =2 еК, d где g.z- круговая частота смещения, восстанавливающая нулевую разность фаз (0 сй,). Диэлектрическую проницаемость исследуемого материала определяют по формуле Ч.С "4о С вЂ” +1 2 — — — — — «1 2 ((я7,-Я )d (2и (Г, -F<)d где Р,, F — значения частоты НЧ-сигнала до и после введения дополнительной задержки опорного сигнала. Однозначность определения диэлектрической проницаемости 2. по разности частот F -F обеспечивается при выборе фазового сдвига q, из условия q, + — 10)ь,. где — порог чувствительности фазоного детектора. Форм ул а и з о б р е т е н и я Способ измерения диэлектрической проницаемости листовых материалов на СВЧ, заключающийся в разделении СВЧ-сигнала на опорный и измерительный сигналы, облучении измерительным сигналом, смещенным по частоте низкочастотным сигналом исследуемого материала, формирование смешанного сигнала Ъутем смешения опорного и прошедшего через исследуемый материал сигналов, регулировании частоты низ" кочастотного сигнала до совпадения 20 фаэ сигналов, смещении частоты СВЧсигнала низкочастотным сигналом до следующего совпадения фаз, измерении смещения частоты сигнала с последующим расчетом диэлектрической прони25 цаемости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выделяют измерительный низкочастотный сигнал иэ смешанного сигнала, смешивают его с низкочастотным сиг3р налом, добиваются совпадения фаз измерительного низкочастотного сигнала и низкочастотного сигнала, изменяют фазу оПорного сигнала, вновь пере,страивают частоту низкочастотного сигнала до совпадения фаз измеритель-. ного низкочастотного сигнала и низкочастотного сигнала, измеряют второе смещение частоты, а диэлектрическую проницаемость рассчитывают по формуле 2. С +112 2; (Г,-Р )d величина дополнительного фазового сдвига; скорость распространения электромагнитной энергии в свободном пространстве; толщина исследуемого материала; смещение частоты низкочастотного сигнала до введения дополнительного фазового сдвига; второе смещение частоты после введения дополнительного фазового сдвига. 1453337 Составитель В. Гончаров Техред Ц.Дидык Корректор С. Черни Редактор И.Шулла Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7280/42 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
