Способ контроля радиотехнического качества производимых диэлектрических материалов

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам контроля радиотехнического качества производимых изолирующих диэлектрических материалов для подземных антенн декаметрового и метрового диапазона волн, рассчитанных на работу в зонах повышенной сейсмической активности, при заводском производстве крупных диэлектрических блоков. Техническим результатом предложенного способа контроля является возможность отбраковки некачественно изготовленных крупногабаритных диэлектрических блоков для подземных антенн еще до их монтажа. Способ контроля включает измерение тангенса угла потерь для диэлектрических материалов в виде крупных блоков на длине волны, превышающей рабочую длину волны, для которой ограничения конденсаторного способа снимаются, после чего производят пересчет полученной величины тангенса угла потерь в тангенсе угла потерь на рабочей длине волны посредством деления ее на связующий коэффициент, представляющий собой отношение тангенса угла потерь на длине волны, превышающей рабочую к тангенсу угла потерь на рабочей длине волны, полученному для образца, выполненного из качественного диэлектрического материала, и при превышении пересчитанного угла потерь величины (2-5)•10^-2 проводят отбраковку диэлектрического материала в виде крупных блоков. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам контроля радиотехнического качества производимых изолирующих диэлектрических материалов для подземных антенн декаметрового и метрового диапазонов волн, рассчитанных на работу в зонах повышенной сейсмической активности, при заводском производстве крупных диэлектрических блоков.

Известен способ контроля радиотехнического качества производимых диэлектрических материалов по тангенсу угла потерь (tgδ) /1/, при котором готовится измерительный конденсатор, между металлическими пластинами (обкладками) которого попеременно вставляются диэлектрические вкладыши либо из пенопласта, имитирующего воздух, либо из испытуемого диэлектрического материала. Тангенс угла потерь диэлектрика находится подключением измерительного конденсатора к измерителю фактора потерь по прибору. Затем его величина сравнивается с установленным значением, характеризующим радиопрозрачность диэлектрика в необходимом рабочем диапазоне частот.

Более близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ контроля радиотехнического качества производимых диэлектрических материалов по тангенсу угла потерь с использованием Q-метров /2/, при котором попеременно определяются добротности и емкости измерительного конденсатора при воздушном (пенопластовом) и диэлектрическом заполнении пространства между его обкладками. Тангенс угла потерь при этом рассчитывается по формуле и его значение сравнивается с допустимым из условия радиопрозрачности материала, то есть его качество для подземных антенн.

Недостатком этого способа является ограничение размеров толщины диэлектрического материала (блока), вставляемого в измерительный конденсатор только одной сотой длины волны, на которой осуществляются измерения. Иначе погрешность измерений становится неприемлемой. Однако блоки диэлектрического материала, изготовляемые производственным способом для подземных антенн, имеют и большую толщину, которая привязана к самому изделию, а не к измерительным соотношениям, и в этот допуск часто не укладываются.

Для устранения указанного недостатка в способе контроля радиотехнического качества производимых диэлектрических материалов измеряют тангенс угла потерь крупного блока из диэлектрического материала не на рабочей длине волны, а на более длинной длине волны, на которой ограничение конденсаторного метода снимается. Но на этих частотах тангенс угла потерь имеет рост по сравнению с рабочими частотами за счет диэлектрического резонанса. Этот рост не зависит от габаритов измерительного образца диэлектрика и зависит только от типа материала.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что если расстояние между обкладками измерительного конденсатора за счет толщины контролируемого крупного блока диэлектрического материала превысит величину в одну сотую рабочей длины волны, являющуюся ограничением в применении конденсаторного метода измерений, то измерение тангенса угла потерь производится не на рабочей, а на более длинной длине волны, для которой ограничение конденсаторного метода измерений снимается, и затем полученная на этой длине волны величина тангенса угла потерь пересчитывается в тангенс угла потерь на рабочей длине волны посредством деления его на связующий коэффициент, представляющий собой отношение тангенса угла потерь на этой длинной длине волны к тангенсу угла потерь на рабочей длине волны, полученной для очень малого образца из качественно выполненного этого диэлектрического материала. Тем самым это отличие позволяет осуществлять контроль радиотехнического качества производимых заводским способом блоков из диэлектрических материалов без каких-либо ограничений на их реальные размеры.

Такое отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию "существенные отличия".

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью устройства, представленного на фиг.1.

Устройство содержит большой измерительный конденсатор с пластинами (обкладками), вырезанными по размеру диэлектрического блока, располагаемыми сверху 1 и снизу 2, и с пространством между ними 3. Идущие от пластин провода 4 предназначаются для подключения к клеммам куметра 5. В большой измерительный конденсатор попеременно вставляются то блок из пенопласта 6, то блок из диэлектрического материала 7, качество производства которого необходимо проверить по tgδ. Для получения связующих коэффициентов в устройстве содержится также малый измерительный конденсатор с пластинами (обкладками), вырезанными по размеру малого образца диэлектрического материала, располагаемыми сверху 8 и снизу 9, и с пространством между ними 10. Идущие от пластин провода 11 также предназначены для подключения к клеммам куметра 5. В малый измерительный конденсатор попеременно вставляются то образец из пенопласта 12, то малый образец из качественно выполненного диэлектрика таких же размеров 13.

Устройство позволяет выполнить операции с диэлектрическим материалом в следующем порядке.

Вначале с помощью малого измерительного конденсатора и куметра для малого образца из качественно выполненного диэлектрика снимается зависимость тангенса угла потерь в широком диапазоне частот, включающем рабочие частоты и частоты измерения крупных блоков диэлектрика.

Затем по толщине крупного блока диэлектрика находится, исходя из ограничительного соотношения конденсаторного метода измерений, частота для измерения тангенса угла потерь у крупного блока диэлектрика. Подключив большой измерительный конденсатор к куметру, при разных вкладышах определяется тангенс угла потерь на измерительной частоте.

По частотной зависимости тангенса угла потерь для малого образца на измерительной частоте крупного блока находим значение tgδ и делим его на значение tgδ на рабочей частоте, тем самым вычисляя связующий коэффициент для данной рабочей частоты.

Теперь поделив значение тангенса угла потерь, полученное для крупного блока диэлектрика на измерительной частоте, на связующий коэффициент, в результате получаем значение тангенса угла потерь для крупного блока диэлектрического материала на рабочей частоте.

Для других рабочих частот порядок операций остается прежним.

Остается оценить радиотехническое качество диэлектрического материала, произведенного в крупном блоке. Это делается путем сравнения полученных значений с установленными значениями, пригодными для подземной антенны данного диапазона.

Экспериментально установлено, что величина тангенса угла потерь материала (2-5•10^-2) является критической величиной в диапазоне и ее превышение приводит к существенному ухудшению электрических характеристик подземных антенн и, в первую очередь, коэффициента усиления.

Таким образом, контроль качества производимых блоков диэлектрического материала еще в процессе производства, то есть еще до монтажа и изготовления подземной антенны позволяет предотвратить некачественное изготовление дорогостоящих изделий и обеспечить от подземной антенны требуемые электрические характеристики.

Ниже приводится конкретный пример осуществления заявляемого способа.

Заявляемый способ был осуществлен на измерительном устройстве, представленном на фиг.1.

В качестве испытуемого блока диэлектрического материала использовался полимербетонный блок на основе фурфуролацетонного мономера размерами 4•2•0,3 м³ с толщиной, равной 0,3 м. Малый образец качественно изготовленного материала имел размер 0,05•0,05•0,12 м³.

На фиг.2 приведена частотная зависимость тангенса угла потерь для малого образца материала. Тангенсы угла потерь для крупных блоков на измерительных частотах указаны крестиками, что показывает корреляцию увеличения тангенса угла потерь для различных блоков из одного качественно выполненного материала в длинноволновой области.

Источники информации 1. Измеритель фактора потерь ВМ-271 (Тесла). Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Брно, Чехословакия, 1976.

2. Измеритель добротности (Q-метр) Е9-4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Приборостроительный завод. - Великие Луки, 1967.

Формула изобретения

Способ контроля радиотехнического качества производимых диэлектрических материалов, включающий определение конденсаторным способом тангенса угла потерь на рабочей длине волны, который характеризует наличие в диэлектрическом материале влаги или других составляющих, создающих потери высокочастотной энергии, и при превышении величины тангенса потерь на рабочей длине волны критического значения, для данных диэлектрических материалов, их отбраковку, отличающийся тем, что для диэлектрических материалов в виде крупных блоков, для которых имеются ограничения в использовании конденсаторного способа, из-за их размеров, проводится измерение тангенса угла потерь на длине волны, превышающей рабочую длину волны, для которой ограничения конденсаторного способа снимаются, после чего полученная величина тангенса угла потерь пересчитывается в тангенс угла потерь на рабочей длине волны посредством деления ее на связующий коэффициент, представляющий собой отношение тангенса угла потерь на длине волны, превышающий рабочую длину, к тангенсу угла потерь на рабочей длине волны, полученному для образца, выполненного из качественного диэлектрического материала, при превышении пересчитанного тангенса угла потерь величины (2-5)•10^-2 проводят отбраковку диэлектрического материала в виде крупных блоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2