Способ определения диэлектрической проницаемости материалов

) 01) 51) 4 С 01 К 27 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 40775 0 24-0 ин инстиЗамарашк аврнленк др. Автоматиров СВЧ-тракадио, 1969,ССР 17.05,83.ЛЕКТРИЧЕСАвторское свидУ 1116371, кл. 0(54) СПОСОБ ОПРЕДЕКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ(57) Изобретениедля определения в тельство 1 М 32/04 ЛЕНИЯ ДИЭ МАТЕРИАЛО .б. испол агосодерж ова ате ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский технологичетут легкой промышленности(56) Бондаренко И. К. изация измерений параметтов. - М.: Советское рс. 243-244. риалов по известной зависимости междудиэл. проницаемостью и кол-вом водыв материале. С целью повышения быстродействия один из СВЧ-сигналов задерживают и измеряют разность фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов(ОИС) на частотах Г, и Г,. Диэл. проницаемость определяют по ф-ле Е ==11),И,-д, и -с /а+ 1),где В Ч, = ж,- Ч,1,) Ч,= Ч, - ,;разность фаз ОИС на Г, беэ задержки;Чг - Разность фаз ОИС набеэ задержки; Ч- разность фаэ ОИС на Гс задержкой на время 3;- разность фаэ ОИС на Г с задержкой навремя ; 1 - задержка ОИС; а - толщина исследуемого материала; с - ско"рость света в вакууме. 1 ил.(3) где а= г, - ,; Изобретение относится к техникеизмерений на СВЧ и может быть использовано для определения влагосодержания материалов по известной зависимо 5сти между диэлектрической проницаемостью и количеством воды в материале,Цель изобретения - повышение быстродействия,На чертеже приведено устройстводля реализации способа определениядиэлектрической проницаемости материалов.Устройство содержит СВЧ-генератор1, тройники 2 - 4, волноводные фиксированные линии 5 и 6 задержки, пере-.ключатели 7 и 8 СВЧ-сигналов, передающую антенну 9, исследуемый материал10, приемную антенну 11, фазовый детектор 12, регулируемую линию 13 задержки, регулируемый аттенюатор 14,аналого-цифровой преобразователь 15,микропроцессорную систему 16, цифроаналоговый преобразователь 17, блок18 перестройки частоты, триггеры 19 25и 20 и цифровой индикатор 21,Способ определения диэлектрическойпроницаемости материалов заключаетсяв следующем,СВЧ-сигнал разделяют на опорный и 30измерительные каналы. Разность фазопорного и измерительного СВЧ-сигналов определяется диэлектрическойпроницаемостью исследуемого материала Й 35= ы(- 1) - .= 27(ш + Ы ), (1) где ы - начальная частота СВЧ-сигнала;Й - толщина исслецуемого матери 40ала 1с - скорость света в вакууме;ш - число целых циклов измененияразности фаэ;1 - дробная часть цикла измененияразности фаэ,Разность фаз в зависимости от диэлектрической проницаемости исследуемого материала изменяется по линейно-периодическому закону, причем каж дый линейный участок преобразования соответствует изменению разности фаз СВЧ-сигналов от 0 до 2 7 Фиксируют разность фаз , опорного и измерительного СВЧ-сигналов на частоте Г . Затем перестраивают частоту1СВЧ-сигнала на величину аы, которую выбирают из условия Й 710/ц( м (1 Т - 1) - - - , (2)с 10 где КЧ - порог чувствительности фазового детектора.При такой перестройке частоты СВЧ- сигнала разность фаз изменяется в пределах одного линейного участка характеристики преобразования,В случае перехода на соседний линейный участок характеристики преобзования необходимо изменить направление изменения частоты относительно наначальной. Фиксируют разность фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов на частотеДалее вводят задержку опорного или измерительного СВЧ-сигнала , которую выбирают также из условия изменения фазы в небольших пределах: Введение задержки СВЧ-сигнала измерительного или опорного канала определяется условием работы на одном участке характеристики преобразования. Фиксируют разность фазопорного и измерительного СВЧ-сигналов.Восстанавливают первоначальное значение частоты СВЧ-сигнала и фиксируют разность фаэ СВЧ сигналов ц,Диэлектрическую проницаемость исследуемого материала определяют по формуле йе -( + 1) (4)М,- Ю,Устройство работает следующим образом.Сигнал СВЧ-генератора 1 через к 1 ечи тройников 2 - 4 делится на четыре канала. В двух из них СВЧ"сигналы задерживаются на фиксированное время линиями 5 и 6 задержки и постугают на первые входы переключателей 7 и 8, на вторые входы которых поступают незадержанные сигналы, Измерительный СВЧ-сигнал с выхода переключателя 7 поступает в антенну 9. СВЧ-сигнал, прошедший через исследуемый материал 10. принимаемый антенной 11 и по 1376047ступает на первый вход фазового детектора 12, на второй вход которого поступает опорный СВЧ-сигнал с выхода переключателя 8 через линию 13 задержки и аттенюатор 14. Выходное напряжение фазового детектора 12 с помощью аналого-цифрового преобразователя 15 преобразуется в код, который вводится в микропроцессорную систему 16, где подвергается функциональному преобразованию с целью линеаризации преобразовательной характеристики Фазового детектора 12.С помощью преобразователя 17 формируется напряжение первого уровня, которое воздействует на блок 18 и устанавливает первоначальную частоту ы генератора .1, а с помощью триггеров 19 и 20 - положение переключателей 7 и 8, обеспечивающих прохождение на их выходы незадержанных СВЧ-сигналов.По команде микропроцессорной системы 16 разность фаззапоминается в оперативной памяти. На выходе пре образователя 17 формируется второй уровень напряжения П, ) П который воздействует на блок 18 и увеличивает частоту СВЧ-генератора 1 на величину да. Полученная при этом разность Фаз Ч 2 сравнивается в микропроцессорной системе 16 с разностью фаз с Еслито о запоминается. ЕслиФЮ, с о то микропроцессорная система 16 выдает команду, по которой преобразователь 17 формирует третий уровень напряжения Ь( Б,. Разность Фаззагоминается в оперативной па 2мяти микропроцессорной системы 16. С приходом очередной команды переключатель 8 переводится во второе положение, при этом опорный СВЧ-сигнал задерживается на величину. Разность Фаз У, сравнивается с разностью фаз о и запоминается. Если произошло увеличение разности фаз, то по команде микропроцессорной системы 16 переключатель 8 возвращается в первое по ложение, а переключатель 7 триггером 20 переводится во второе положение, при этом измерительный СВЧ-сигнал50 задерживается на. Соответствующая этой задержке разность Фаззапоминается, После этого командой от микропроцессорной системы 16 преобразователь 17 переводится на первый уровень напряжения У, при котором восстанавливается первоначальное значение частоты СВЧ-генератора 1(ы = О) . Разность фаэзапоминается в микропроцессорной системе 16.В программу микропроцессорной системы 6 введен алгоритм выбора знака приращения частоты СВЧ-генератора 1 и положения переключателей 7 и 8 иэ условия работы устройства на одном линейном участке характеристики преобразования. В память микропроцессорной системы 16 введены в виде кон-стант значения задержки , скорости распространения с и толщины материала й. Задержку линии 13 задержки и затухания аттенюатора 14 выбирают такими, чтобы выравнять электрические - длины и затухания канала с исслед. емым материалом и опорного канала,По зафиксированным в памяти микропроцессорной системы 16 разностям фази константам вычисляют диэлектрическую проницаемость Е по формуле (4).Формула изобретенияСпособ определения диэлектрической проницаемости материалов заключаю- . щийся в измерении разности фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов на частоте 1 перестройке частоты до значения Г,2 и определении разности фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов на частоте 2 и в последующем расчете диэлектрической проницаемости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, один из СВЧ-сигналов задерживают, измеряют разность фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов на частотах 1, и 2, а диэлектрическую .проницаемость определяют по формулегДе У, = Ч 2(рее(ь, - разность фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов на частоте , без задержки;, - разность фаз опорного и изме- . рительного СВЧ-сигналов на частоте Г; без задержки;- разность фаэ опорного и измерительного СВЧ-сигналов на1376047 частоте Г с задержкой на вревремя л 11 - разность фаз опорного и измерительного СВЧ-сигналов на5частоте Г, с задержкой навремя Составитель В, Гончаровова Техред М,Ходанич Корректор Н, Коро едактор Н,аэ 784/4 Подписноетвенного комитета СССретений и открытий-35, Раущская наб., д 4 Производственно-полиграфическое иятие Тираж 772 ВНИИПИ Государ по делам изо 113035, Москва,- задержка опорного или измерительного СВЧ-сигнала; 6 - толщина исследуемого материала;с - скорость света в вакууме,город, ул. Проектная, 4