Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков

. нос,. олиоте:ао П иА Н и ф ои 708261 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕЙ ЙЯ(22) Заявлено 25,05,78(23) 2621899/18-0 51)М. Кл.Я 01 й 2712 соедкнением заявки М всудврстненний неинтет СССР не делам нзебрвтен н етнритнй, Прудкий и В, В, Сафонов Днепропетровский ордена Трудового Красного Знаме государственный университет им. 300-летия воссоеУк анны с Россией Заявител(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИБАЕМОСТИ И УГЛА ПОТЕРЬ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ томатиБель из тения - повышение точнособеспечение возможности змерени Изобретение относится к технике ради оизме рени й,По основному авт. св, % 153948 известен способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков, основанный на измерении резонансной частоты и добротности резонатора кольцеобразной формы из исследуемого материала, который возбуждают колебаниями чипа Н,Итс помощь диэлектрических волноводов с колебаниями типа И,и, при этом размеры резонатора выбирают так, чтобы потери на излучение были малы по сравнению с тепловыми. Однако этот способ характеризуется низкой точностью измерений, не позволяет определять неоднородности в иссле дуемом образце и автоматизировать процесс измерения,обнаружения неоднородностей и авзации процесса измерения,Для этого в способе измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь5высококачественных диэлектриков, основанном на измерении резонансной частотыи добротности резонатора кольцеобразнойформы из исследуемого материала, который возбуждают колебаниями типа К,ис помощью диэлектрических волноводов сс колебаниями типа Ци, при этом размеры резонатора выбирают так, чтобы потери на излучение были малы по сравнениюс тепловыми, в резонаторе осуществляют однонаправленную компенсацию потерь,внося невзаимное отрицательное сопротивление, и обеспечивают возникновениеавтоколебаний на собственной частоте рьзонатора, которую измеряют и по ней определяют диэлектрическую пронипаемость,а по разности сигналов, распространяющихся в резонаторе в прямом и обратномнаправлениях, обнаруживают неоднородности в исследуемом образце,8261 3 70На чертеже приведена схема устройства, с помощью которого осуществляется предложенный способ,Устройство содержит нелинейный элемент 1 (усилитель), аттенюатор 2, напраленные диэлектрические ответвители 3-5,резонатор 6 кольцеобразной формы, развязыаающий вентиль 7 индикатор 8 (частотомер), индикатор.9 отраженного сигнала, индикатор 10 прямого сигнала,Способ реализуется следующим образом,Из исследуемого диэлектрического материала изготовляют образец-резонатор6 кольцеобразной формы (резонатор бегущей волны), Сигнал в установившемсярежиме с выхода нелинейного элемента 1направляют в резонатор 6 кольцеобразнойформы, большая часть падающей энергиисигнала поступает в резонатор 6 и прималых полных затуханиях энергия в резонаторе 6 может быть на несколько поряд-.ков больше выходной энергии нелинейного элемента 1 (усипителя). Затем устанавливают оптимальные величины связейС и С 4 направленных диэлектрическихответвитепей 3 и 4 соответственно, приэтом вносимая в резонатор 6 энергия(ЬР) определяется иэ выраженияЬР=Рл фС (К -1)Л у в 1 О 15 20 25 Зо 35 40 45 50 где Р - величина энергии входного сигнала нелинейного элемента 1; С 4 - входная связь; К - коэффициент усиления по напряжению, Величина связи С определяется из условия;С=4. К-сц-к)4 Таким образом, установив оптималь.ный вход энергии в кольцевой резонатор, выполнив условия баланса фаз Ь= и А и амплитуд ЬРР потерь, систему переводят в автокопебательный режим на собственной частоте резонатора 6, Резонанс в резонаторе 6 наступает тогда, когда на длине резонатора 6 укладывается целое число длин волн, Затухания врезонаторе 6 однонаправпенно через направленные ответвители 3 и 4 компенсируют работой нелинейного элемента 1 (усилителя), Частично нарушая баланс связью С, подают часть сигнала на индикатор 8 частоты дпя регистрации соб 55 ственной резонансной частоты диэлектрического кольцевого резонатора, Определив частоту, резонансную длину волны и порядок резонанса, определяют замедление в резонаторе 6 копьцеобраэной формыЬгде- длина резонатора,Р- порядок резонанса, Д Р - резонанснаядлина волны, укладывающаяся в резонаторе 6 целое число раз,По замедлению в резонаторе 6 и егодиаметру определяют диэлектрическую проницаемость материала образца,О тангенсе угла потерь судят по изменению затухания в аттенюаторе 2, устанавливаемого в точке срыва колебаний,при фиксированном коэффициенте усилениянелинейного элемента 1,При наличии неоднородностей в исспедуемом образце по разности величин отраженного сигнала, циркулирующего в немв обратном направлейии, судят о наличиинеоднородностей, дпя чего отраженный отнеоднородностей сигнал измеряют индикато.ром 9 отраженного сигнала, а затем сравнивают показания индикатора 9 отраженного сигнала с показаниями индикатора10 сигнала, распространяющегося в прямом направлении, При отсутствии отраженного сигнала, т,е. отсутствии неоднородностей в исследуемом материале, индикатор 9 отраженного сигнала показываетнулевое значение,Обеспечение компенсации потерь в исследуемом диэлектрике резонаторе 6 кольцеобразной формы эа счет внесения невзаимного отрицательного сопротивленияприводит к значительному повышению эк -вивапентной добротности резонатора 6копьцеобраэной формы в заданном направлении распространения сигнала и позволяет создать условия для возникновения автокопебаний на собственной частоте, резонатора 6 кольцеобраэной формы, предоставляя возможность измерять последнюю свысокой степенью точности, а, следовательно, с высокой степенью точности измерять диэлектрическую проницаемостьдиэлектриков. Большая точность отсчетачастоты обеспечивается за счет применения индикаторов частоты, позволяющихавтоматизировать процесс измерений; следует отметить и простоту смены исследуемых образцов. формула изобретения Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков по авт, св,Мо 153948, о т и и ч а ю ш и й с я тем, что, с цепью. повышения точности измерений, обеспечения воэможности обна5 7082 б 1 6ружения неоднородностей и автоматиза- те резонатора, которую измеряют, и по ции процесса измерения, в резонаторе осу ней определяют диэлектрическую пронишествляют однонаправленную компенсацию цаемость, а по разности сигналов, распропотерь, внося невзаимное отрицательное страняющихся в резонаторе в пряМом и сопротивление, и обеспечивают возникно обратном направлениях, обнаруживают невение автоколебаний на собственной часто- однородности в исследуемом образце. Составитель А, Кузнецоведактор И, Марховская ТехредЛ. Алферова Корректор М. Вигу з 8477/39 ЦНИИПИ Госу по дела 113035, МоскваТираж 10 19арственного комим изобретений иЖ, Раушская Подписное тета СССРткрытийнабд. 4 л ППП фПатентф, г, .Ужгород, ул, Проектная, 4