Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 7/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСНОВ ЕЛЬСТВУ БССР Р 798632,881626,ИЯ.Див АТЕРИА ЛОВ(57) Изобтехнике иизмерения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГ(71) Институт прикладной физики(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ М ретенне относится, к измерительной жет быть использовано для злектрической проницаемости веществ. Цель изобретения - повышениеточности измерений - достигается исключе.нием нестабильности мощности излучениягенератора ). необходимости регулировкиполяризационных элементов. Устройство содержит генератор излучения 1, управляемыйаттенюатор 2, поляризационный интерферометр3, состоящий из поляризатора 4, делителей5, 6 и 10 электромагнитной волны, фазовра.шателя 7, управляемого аттенюатора 9, анализатора 11 и детектора излучения 12, детек.торы излучения 13 и 14, индикатор 15,усилители 15 и 16 автоматической регулировки мощности, Регулирование суммарноймощности СВЧ-волны осуществляется с помощью детектора 12, усилителя 16 и аттенюатора 2.1 ил,Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости веществ,Цель изобретения - повышение точностиизмерений, обусловленное нестабильностьюмощности излучения генератора и необходимостью регулировки поляризационных элементов.На чертеже приведена блок-схема устройства пля измерения диэлектрических параметров материалов,Устройство содержит,цоследовательно соединенные генератор 1 излучения, управляемыйаттенюатор 2, поляризационный интерферометр3, состоящий из поляризатора 4, выход кото.рого соединен с входом первого делителя 5электромагнитной волны, второго делителя 6и последовательно соединенных фазоврашателя7, управляемого аттенюатора 8, контролируемого образца 9, третьего делителя 10, выходкоторого через последовательно соединенныевторой делитель 6 и анализатор 11 подключенк первому детектору 12 излучениявторой 13и третий 14 детекторы излучения, индикатор 15первый 16 и второй 17 усилители автоматической регулировки мощности,Устройство для измерения диэлектрическихпараметров работает следующим образом,Устройство для измерения диэлектрическихпараметров материалов настраивают фазовращателем 7 и анализатором 11 по минимальномузначению индикатора 15. В дальнейшем такаянастройка не требуется.Электромагнитная волна от генератора 1 через аттенюатор 2 попадает в поляризационныйинтерферометр 3, в котором с помощью первого делителя 5 линейнополяризованная волна,прошедшая поляризатор 4, делится на двеортогональные составляющие, Делители и анализатор интерферометра выполнены на основеполяризационных проволочных решеток, устаюиовленных под углом 45 к оси распространения волны, Составляющая электромагнитнойволны, параллельная направлению проволочекрешетки первого делителя 5, отражается ипопадает в опорный канал, а составляющая,перпендикулярная направлениям проволочек,проходит через решетку, взаимодействуетс контролируемым образцом 9 и черезгретий делитель 10 поступает во второй делитель 6, в котором смешивается с опорнойсоставляющей, прошедшей через фазовращатель 7 и аттенюатор 8. Суммарная волнапоступает в анализатор 11, который выделяети направляет в первый 12 и второй 13детекторы излучения составляющие суммарнойэаектромагнитной волны, соответствующиебольшой и малой полуосям эллипса поляризации,Продетектированный сигнал с первого детектора 12 поступает на вход первого усилителя 16 автоматической регулировки мощности, который вырабатывает управляющийсигнал, 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, Продетек.10 тированнйй сигнал с третьего детектора 14поступает на вход второго усилителя автоматической регулировки мощности, которыйвырабатывает управляющий сигнал, в соответствии с которым регулируется с помощьюаттенюатора Я мощность волны, прошедшейпо опорному каналу. Продетектированныйсигнал 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 диэлектри.ческих параметрах контролируемого материала. Поляризационные параметры СВЧ - волнына выходе интерферометра описываются следующими выРажениями: Ыоах-Е,ЕБ 1 л 2 х со 5 ь+ЕА,со 5 х ,са 5 х+ЕопЕмъмВо хссах+ЕиэмЫпХ- азимут СВЧ-волны;- эллиптичность СВЧ-волны;и Е- компонент амплитудыСВЧ-волны, прошедшей через опорный и измерительный каналы инте рферометра;- разность фаз компонент Г, иЕимПри равенстве амплитуд Гоп и Еиназимут СВЧ-волны не меняется при измененииоЬ и остается постоянным и равным 45Введение в предлагаемое устройство третьегоделителя 10 и детектора 14 а также усили.теля 17 автоматической регулировки мощности и. аттенюатора 8, позволяет обеспечитьравенство амплитуд ортогональных составляю 50щих СВЧ.вслны в опорном и измерительномканалах интерферометра и тем самым позво.ляет повысить точность измерений, так какв этом случае нет необходимости настраивать1анализатор перед каждым измерением. Эллиптичнссть СВЧ-волны в случае Е =- Е 55аопределяется следующим выражениемФормула изобретения Составитель Н, КриновТехред Л.Олейник Корректор А. Тяско Редактор Н. Яцола Заказ 2126/43 Тираж 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьпий113035 Москва Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1Таким образом, измерив эллиптичность СВЧ-волны, можно определить величину фазового сдвига, величина которого связана с диэлектрической проницаемостью материала. Эллиптичность определяется как отношение малой оси эллипса поляризации к большой, т, е.минминмакс где 3 и 3 - интенсивность ситнамнн макслов, соответствующих малой и большой полуосям эллипса поляризации,Регулируя суммарную мощность СВЧ-волнытаким образом, чтобы 3 макс 1мкнЭти операции осуществляются в предлагаемомустройстве с помощью первого детектора 12,усилителя 16 автоматического регуляторамощности 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 4что, с целью увеличения точности измерений,оно содержит два усилителя автоматическойрегулировки мощности, два управляемыхаттенюатора, фазовращатель, третий детекторизлучения, третий делитель и индикатор, прйчемвход фазовращателя соединен с первым выходом первого делителя, третий делитель установлен между одной клеммой для подключенияконтролируемого образца и вторым делителем,1 О второй вход которого через второй управляемый аттенюатор подключен к выходу фазовращателя, а первый управляемый аттенюаторвключен между генератором излучения и поляризационным интерферометром, выходы первого и второго усилителей автоматической регулировки мощности соединены соответственнос управляющими входами первого и второгоаттенюаторов, а входы - с выходом первогои третьего детекторов соответственно, выходполяризатора через первый делитель соединенс другой клеммой для подключения испытуемогообразца, выход третьего делителя соединенс входом третьего детектора излучения, выход.второго делителя соединен с входом анализатора излучения, выходы которого соединеныс входами первого и второго детекторов излучения, а выход последнего соединен с индикатором,