Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости

 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности. Способ определения диэлектрической проницаемости жидкости заключается в возбуждении электромагнитного поля в диэлектрическом стержне 1, в измерении погонного затухания электромагнитного поля вдоль оси диэлектрического стержня при его погружении в исследуемую среду 2, а также в направлении, перпендикулярном оси диэлектрического стержня при коротком замыкании его конца, и в определении по измеренным величинам и параметрам диэлектрического стержня искомой величины. Измерения погонного затухания проводят в слое исследуемой жидкости, прилегающей к поверхности диэлектрического стержня, и могут осуществляться с помощью зондовой анетенны 4 с диодом Шоттки. 4 ил.

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/26

ПАТЕНТЫ

БИЫ11.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Щ

С5 сО Ч

«М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4380493/24 — 09 (22) 19.02.88 (46) 07.06.90. Бюл. 1"- 21 (71),Харьковский институт механизации и электрификации сельского хозяйства и Институт физики полупроводников АН ЛитССР (72) В.Д.Искин, Г.Т.Буткус, А.В.Бутенко и А.В.Иедведовский (53) 621. 317. 335. 3(088. 8) (56). Авторское свидетельство СССР

Ф 853501, кл. G 01 R 27/26, 1981.

Автор ское свидетельство СССР

9,1305609, кл. G 01 N 22/00, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОИПЛЕКСНОЙ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕ110СТИ )KHgKOCТИ (57) Изобретение относится к технике измерений на СВ11. Цель изобрете„„Я0„„1569747 А 1 ния — пожшение точности. Способ onv еделения диэлектрической проницаемости жидкости заключается в возбуждении электромагнитного поля в диэлектрическом стержне 1, в измерении погонного затухания электромагнитного поля вдоль оси диэлектрического стержня при его погружении в исследуемую среду 2, а также н направлении, перпендикулярном оси диэлектрического стержня при коротком замыкании его конца, и в определении по измеренным величинам и параметрам диэлектрического стержня искомой величины ° Измерения погонного затухания проводят в слое исследуемой жидкости, прилегающей к поверхности диэлектрического стержня, и могут осуществляться с помощью зондовой антенны 4 с диодом, Шоттки. 1 з,п. ф-лы, 4 ил.

1569747

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться для анализа межмолекулярных взаимодеиствий в водных растворах биополимеров путем измерения их комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне СВЧ.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

19

На фиг. 1 приведено устройство, реализующее способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости; на фиг. 2 и 3 — распределение поля в направлении оси диэлектрического стержня и в направлении, перпендикулярном оси диэлектрического стержня, соответственно, на фиг. 4 — графические зависимости ур авнения, 2О

Устройство, реализующее способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости, содержит диэлектрический стержень l,,погруженный в исследуемую жидкость 2, 25 короткозамыкающую пластину 3, зон-. довую антенну 4, усилитель 5, вольтметр 6.

Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкос- 3О ти осуществляется следующим образом.

СВЧ-волна от СВЧ-генератора поступает в диэлектрический стержень 1, погруженный в исследуемую жидкость

2, Наличие согласованной нагрузки н противоположном от генератора конце стержня 1 обеспечивает в стержне 1 режим бегущей волны. В этом случае в стержне 1 распространяется волна, близкая к волне основной в полом металлическом волноводе того же поперечного сечения. При распростране" нии этой волны вдоль стержня 1 часть

СВЧ-мощности проникает в стенки стержня, . т. е. в исследуемую жидкость

2, причем прошедшее в жидкость поле распространяется в ней уже практически нормально к поверхности стержня 1, Измерение мощности Р(7) в направлении оси у и снятие этой зависимости позволяет определить коэффициента погонного затухания 4

После измерения a(вместо согласованной нагрузки на торце стержня 1 станавливают короткозамыкающую плас-55 тину 3 и тем самым возбуждают в нем стоячую волну (кривая y(z) на фиг.3).

Измеряют распределение ноля в направлении, перпендикулярном продольной оси стержня p(z), по которой определяют коэффициент погонного затухания в направлении, перпендикулярном продольной-оси стержня 1 причем

y(z)=P, е sin К, где Р„ — посто4п янный множитель; of ((о/; К= — — пр ол. дольное волновое число, характеризующее коэффициент замедления волны, следовательно, связанный с фазовой скоростью волны в системе стерженьвода, а в конечном итоге однозначно определяющий с учетом измеренного ранее значения of действительную и мнимую части комплексной диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости, которые определяются путем численного решения трансцендентного ураннения в цилиндрических функциях

2 l q . In(<

g, K 1 1 I (ì R)

И „> (>Р). (р» „(,К)

И)

И в (ХЛ)1

- -тж — — -1

H„.(a.)) где K<=ld BQ< и К =шГКе и- комплекс. ные волновые числа диэлектрика и воды (р, = р = р,=4 ° 10 );

R — радиус диэлектрического стержня; м1К.; Г, и % К - à — поперечные и 2 1 волновые числа внутри и снаружи стержня, индексы

l и 2 относятся к описанию поля внутри и снаружи стержня соответственно;

11 „(z) =I „(z)-j y„(z) — функция Ханкеля 2-ro рода;

I „(z) и Y „(z) — функция Бесселя первого и второго рода;

l = Г<

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений комплексной диэлектрической проницаемости жидкости в 2,0-2,5 раза, отличается малой трудоемкостью и широкополосностью при использовании зондовой антенны с диодом Шоттки, работающем все время на малых сигналах, т,е. на одном и том же участке характеристики.

Формула изобретения

l. Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкос3569747 ти, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля в диэлектрическом стержне и измерении погонного затухания о(электромагнитного поля вдоль. оси диэлектрического стержня при погружении его в исследуемую жидкость, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют погонное затухание 4 электромагнитной волны в направлении, перпендикулярном оси диэлектрического стержня при коротком замыкании его конца, причем измерения e(и осуществляют в слое исследуемой жидкости, прилегающем к поверхности диэлектрического стержня, и по измеренным значениям затухания по зависимости, связывающей параметры диэлектрического стержня и измеренные значения затухания, определяют комплексную диэлектрическую проницаемость жидкости.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что измерение погонного затухания осуществляют с помощью зондовой антенны с диодом

Шоттки.

1569747

Составитель P.Кузнецова

Редактор И.Шулла Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 1446 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при KHT СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. агарина, 101

6i

-555p-

5607 -r

2ЮО оС 2700 8500 oC n Рог.4