Способ определения диэлектрической проницаемости материалов

СОЮЗ С СОЦИАЛ РЕСПУБЛ ЕТСКИХТИЧЕСКИХ 17462 9) Й 27 22(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР РЕТЕНИ ОПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВ ЕЛ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: широкий класс задачдиэлькометрии при определении диэлектИзо рии и м ния ши диалект алов в с ки, к диэлькометвано для решеч определения мости материбластях техниретение относится жет быть использо окого класса зада ической проницае амых различных о ен способ определения диалект роницаемости путем сравнения ких характеристик емкости с оби исследуемым веществами, татком является сложность пракеализации и требование наличия исла образцовых мер в качестве равнения,лее близким по технической сущется способ определения диэлекИзвест рической и электричес разцовым Недос тической р большого ч обьектов с Наибо ности явля%25ехнический институт им,рическои проницаемости материалов в самых различных областях техники, Сущность изобретения: исследуемый материал размещают между обкладками измерительного конденсатора, включенного в колебательный контур, имеющий в своем составе нелинейный емкостный элемент, измеряют амплитуды первой и третьей гармоник спектра напряжения на нелинейном емкостном элементе и по соотношению амплитуд гармоник определяют величину диэлектрической проницаемости по предварительно построенной градуировочной кривой, Измерение амплитуд гармоник производят после настройки колебательного контура на режим. устанавливающийся в результате скачкообразного повышения напряжения на нелинейном емкостном элементе 2 ил. трической проницаемости материалов, основанный на нелинейных эффектах резонансной электрической цепи, Способ заключается в том, что исследуемый материал размещают между обкладками измерительного конденсатора, включенного в колебательный контур, имеющий в своем составе нелинейный емкостный элемент, измеряют амплитуды первой и третьей гармоник, определяют величину диэлектрической проницаемости по предварительно построенной градуировочной кривойНедостатком .способа является значительная величина погрешности при контроле материалов с нестабильными характеристиками.Целью изобретения является повышение точности измерений при контроле материалов с нестабильными характеристикамивнутренних диэлектрических потерь.На фиг. 1 приведена амплитудно-частотная характеристика нелинейной цепи; нафиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ,Для иллюстрации операций, реализующих способ определения диэлектрическойпроницаемости экспериментально снимается зависимость напряжения на нелинейном элементе (НЗ) Ос от частоты к На фиг,1 приведена подобная зависимость для трехматериалов с я =сопм с разным коэффициентом диэлектрических потерь е з"а"е 1". Амплитуда колебаний Ос и частотавозбуждения и на приведенных АЧХ отложены в относительных без азмерных единицах Ос=Ос/Оо и Р = в ( Сд, что придаетполученным результатам большую общность (Ос - напряжение на выходе НЭ;Ос - пороговое напряжение кусочно-линейной емкостной характеристики),Отличительная особенность приведенных АЧХ - наличие зоны неоднозначностиколебаний ВА(ВА 1, ВА 2 или ВАз в зависимо.сти от конкретного значения параметра е ,в пределах которой система имеет два устойчивых периодических режима движения(резонансный и нерезонансный). Резонансным колебаниям на АЧХ соответствует участок ВА, нерезонансным - участок ВА,Граничные точки В и А зоны неоднозначности характеризуют особые бифуркационныесостояния системы, в которых малейшаяфлуктуация частоты возбуждения и способствует самопроизвольным нестационарнь,мпереходам системы; срыву резонансных колебаний в точке А(переход из точки А в точкуА ) скачкообразному увеличению амплитуды колебаний в точке В (переход из точкиВ в точку В). Исходя из этого, нелинейныйрежим, возникающий в точке А АЧХ, принято называть резонансным, а режим, возникающий в другой граничной точке В, -околорезонансным режимом обратногоскачка.Согласно процедуре предложенногоспособа определение диэлектрической проницаемости я контролируемого материалаосуществляется при нас 1 ройке колебательного контура на точку В АЧХ (фиг, 1),Частоту возбуждения устанавливаютмаксимальной исходя из пределов резонансной зоны АС, т,е, в точке А. Изменяя частоту у одновременно измеряют напряжениеОс на нелинейном элементе. В момент резкого скачкообразного увеличения напряжения (точка В-В) изменение частоты прекращают и производят измерение амплитуд третьей и первой гармоник ОсР и ОсР. И по заранее построенной градуировочной 5 кривой с = 1(Оск Исг определяют диэлек(з) о)трическую проницаемость материла,Блок-схема устройства, реализующегоспособ, приведена на фиг.2.Устройство содержит генератор 1 сину соидального напряжения, индуктивность2 колебательного контура, кювету 3 для исследуемого материала, измерительный конденсатор (с) 4, дополнительный конденсатор(сд)5, электронный ключ б, компа ратор 7, блок 8 развязки, вольтметр 9,анализатор 10 спектра, вычислительное устройство(делитель) 11 и индикатор 12, заранее отградуированный в единицах диэлектрической проницаемости е.20 Измерительный (с) и дополнительный(сд) конденсаторы, электронный ключ б и двухуровневый компаратор 7 в совокупности образуют нелинейный емкостный элемент (НЗ), питание которого осуществ ляется от источников постоянного напряжения (+Оп -Оп)Настройка колебательного контура натребуемый нелинейный режим осуществлялась перестройкой частоты генератора 1 си нусоидального напряжения, Факт выходасистемы на рабочий режим обратного скачка фиксировался с помощью вольтметра 9, подключенного к блоку 8 развязки по резкому (скачкообразному) увеличению на пряжения О на выходных зажимах А и Внелинейного элемента, Спектральный состав нелинейных колебаний на НЭ измерялся анализатором 10 спектра, также подключенным к блоку 8 развязки.40 Формула изооретенияСпособ определени диэлектрическойпроницаемости материалов, заключающийся в том, что исследуемый материал размещают между обкладками измерительного 45 конденсатора, включенного в колебательный контур, имеющий в своем составе нелинейный емкостный элемент, измеряют амплитуды первой и третьей гармоник спектра напряжения на нелинейном емкостном 50 элементе и по соотношению амплитуд гармоник определяю величину диэлектрической проницаемости по предварительно построенной градуировочной кривой, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 55 точности определения диэлектрическойпроницаемости материалов при контроле материалов с нестабильными хара геристиками, изменяют частоту возбуждения контура с нелинейным элементом, причем1746282 Ьг 1 Составитель Ю, Коршуновдактор Н. Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор В. Ги каз 2391 Тираж Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ям при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина первоначальное значение частоты устанавливают равным верхнему граничному значению, измеряют напряжение на нелинейном элементе и при фиксации скачка напряжения прекращают изменение частоты, при подаче на контур напряжения с установившейся частотой производят измерение амплитуд гармоник,