Устройство для измерения параметров анизотропных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 0122 ЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт прикладной физики АН БССР(53) 621.317.335,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 9 907423, кл. С 01 И 22/00, 1982,Авторское свидетельство СССР Ф 441525, кл. С 01 К 27/26, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано при структурометрии, дефектоскопии и контроле физико-механических х-к изделий. Цель изобретения - повышение точности измерения, Устр-во содержит СВЧ-г-р 1, пять направленных делителей мощности (НДМ) 2, 5, б, 8 и 10, модулятор 3 одной.боковой полосы, волноводную скрутку 4 на 90 передающую антенну 7,. три фазовраща.ЯО ,1282 О 2 теля 9, 17 и 18, два тройника 11 и 19, два СВЧ-детектора 12 и 20, изме" ритель 13 частоты, образец 14, две приемные антенны 15 и 16 линейной поляризации и фазовый детектор (ФД) 21. Сигнал СВЧ-г-ра 1 с круговой частотой и направляется в два канала: измерительный и опорный, В измерительном канале находится модулятор 3, сдвигающий частоту с на величину модулирующей частоты Я., которая изменяется в процессе измерения. Измерив частоту Я , соответствующую нулевому напряжению на выходе ФД 21, и зная частоту и , можно определить количественную меру анизотропии в виде от- Щ ношения показателей преломления для двух перпендикулярно поляризованных плоских электромагнитных волн, Цель Св достигается введением модулятора 3 с цепью перестройки модулирующей ча-й стоты У-, состоящей из НДМ 8 и 10, фазовращателя 9, тройника 11, СВЧ- детектора 12 и ФД 21, 1 ил.128022 Эти сигналы через Фазовращатели 17 и 18 поступают в противоположные плечи тройника 19, в третьем плече которого находится СВЧ-детектор 20,Таким образом, на СВЧ детектор 20 .5 подаются два сигнала Ея = Е соя(о)С + , +р + ьМ,);Ея Ед соя (М+ Я)+ Чг +Чэ +ь г 3 где Ч, и У - изменения начальных фаз 10 сигналов Е, и Е, внесенные соответственно Фазовращателями 18 и 17.С выхода СВЧ-детектора 20 снимается сигнал с разностной частотой Я, изменяющейся по закону." Е (г.) = Е соя 5 Т + (Ч +е ) - ( +М ) + +у 1г 1Аналогично в противоположные плечи 20 тройника 11 соответственно через направленный делитель 8 и Фазовращатель 9, а также через направленный делитель 10 подаются сигналы: 25Е- Е сояИД+Я 1 с +, ),Ея(С) = Е.соя(о) 1 + Р ) 1.,и СВЧ детектор 12, включенный в третье плечо тройника 11, выделяет сигнал с разностной частотой 2 изменяющейся по закону: Е, (е) = Е соя(Яг. + Чя -)Колебания Еи Е (с) поступают на 357 1 Овходы Фазового детектора 21, на выходе которого присутствует напряжение, изменяющееся в зависимости от разности начальных Фаз этих колебаний по закону: 40 О( 11 й) ( г 4(,ч - у ) +ам, -дмЭто напряжение и является управляющим для системы перестройки модулирующей 45 частоты Я модулятора 3. Перестройка частоты производится до тех пор, пока не выполнится условие Б = О, что соответствует выполнению равенства 501 31 ы 2 4 д ы 5 О 1 Перестройкой Фазовращателей 9, 17 и 18 добиваются выполнения равенства: Г у, + чу -М, + М,1 - Г е, + У= 0 (3) для любого возможного значения частоты Я . Для этого при отсутствии образца 14 и 2 = О, следствием чего является выполнение условия лМ = й У , Фазовращателями 17 и 18 устанавливают такие начальные Фазы колебаний и измерительном и опорном каналах, при которых напряжение на выходе Фазового детектора 21 равно нулю, при этом выполняется равенство (3), Однако вследствие неидентичности участков абн и СВЧ-трактов (чертеж) равенство: (3) не выполняется при перестройке частоты.Для устранения этого недостатка в устройство вводится третий Фазовращатель 9, который обеспечивает равенство электрических длин участков Ы " и "а 8 " СВЧ-трактов при любом возможном значении частоты Я .При измерении количестведнной меры анизотропии проводится изменение частоты модуляции до тех пор, пока напряжение на выходе Фазового детектора 21 не снизится до нуля, Как видно из выражений (2) и (3), это произойдет лишь в случае удовлетворения условия сд ,= Ью , Как следует иэ выражения 1), этапу соответствует выпопвевие равенства- ,Дп. = -(ы +)п или -д-= -- . (4) й й ид +2 с " с г п 2 Ы Измерив частотуй, соответствующую нулевому напряжению на выходе Фазово,го детектора 21, измерителе 13 и зная частоту и СВЧ-излучения, можно определить количественную меру анизотропии в виде отношения показателей преломления для двух перпендикулярно поляризованнык плоских электромагнитных волн.Как видно из (4), точность измерения не зависит от толщины образцов Й, а частота и СВЧ-излучения входит в выражение для определения количественной меры анизотропии в виде отношения.Частоты д и а можно измерить с очень высокой степенью точности, следствием чего является очень малая погрешность при измерении количественной меры анизотропии. Минимальное отношение показателей преломления, которое можно измерить при помощи данного устройства при фиксированной толщине образца 14 Й, определяется ошибками системы перестройки модулирующей частоты Я, а1282022 . Составитель Е.СкороходовТехредЛ.Сердюкова. Корректор С.Черни Редактор Н.Иарголина Тираж 30 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 7260/42 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 также шумовыми свойствами СВЧ-детекторов 12 и 20 и фазового детектора 21. Формула изобретенияУстройство для измерения параметров анизотропных материалов, содержащее передающую антенну, к входу которой подключены выходы первого и вто" рого направленных делителей мощности, две приемные антенны линейной поляри зации с перпендикулярными плоскостями ориентации для приема ортогональнополяризованных волн, СВЧ-генератор, соединенный с входом третьего направленного делителя мощности, при этом выходы приемных антенн линейной поляризации соответственно через первый и второй фазовращатели соединены с входами первого тройника, выход которого подключен к первому СВЧ-детектору, 20 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений,к первому выходу третьего направленного делителя мощности последовательно подключены четвертый направленныйделитель мощности, второй тройник,второй СВЧ-детектор, фазовыи детектор, модулятор одной боковой полосы,пятый направленный делитель мощностии третий фазовращатель, выход которого соединен с вторым входом второготройника, при этом второй выход четвертого направленного делителя мощности подключен к входу второго направленного делителя мощности; выходпервого СВЧ-детектора соединен с вторым входом фазового детектора, к вылоду второго СВЧ-детектора подключенвведенный измеритель частоты, а второй выход пятого направленного де.лителя мощности соединен через введенную волноводную скрутку на 90,с входом первого направленного делителя мощности.