Способ контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму

(5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВУ У ВТОРС(71) Институт радиофизики и электники АН УССР/нической конференции профессорскпреподавательского состава ХИРЗ,священной 50-летию Великого ОктябХарьков, 1968, с115-117.(57) Изобретение относится к изметельной технике. Цель изобретенияповышение точности и чувствительнСущность данного способа контролясостоит в том, что по заданной фомуле определяют резонансную частовозбуждения открытого резонаторасоответствующую электроднамическ азаренок, А.Е.ПоеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЪТИПРИ ГКНТ СССР взаимодействию между ОР и диэлектрическим волноводом. Произвольным образом, например через щель связи, в ро- одном иэ зеркал 1 возбуждают ОР. Рмещают исследуемый диэлектрик 2 вОР вдоль продольной оси ОР, подстран,вают расстояние между зеркалами 1 дополучения максимальной амплитуды идобротности колебаний. Протягивают 985, волновод через ОР и при изменении частоты колебаний делают вывод об изме нении постоянной распространения, а о при изменении амплитуды колебаний репо" гистрируют факт изменения потерь в ря. исследуемом диэлектрике 2. Повышение чувствительности достигаетсяза счет нелинейной зависимости и рез- ДИ- кого характера изменения амплитуды УЮ .и добротности колебаний при маломизменении параметров волновода. Пори- вышение точности измерений достигается эа счет того, что частота изме- ости, рения лежит в диапазоне волноведущих свойств исследуемого волновор-, да, а также за счет фиксации не абту солютных значений, а относительных (ОР) изменений добротности и частоты коому лебаний. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к спосо бам измерения параметров материалов, и предназначено для определения параметров диэлектрических волноводов и световодов в процессе непрерывного производства.Цель изобретения - повышение точности И чувствительности. 10На фиг,1 показано устройство для реализации способа контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму 1 на фиг.2 - зависимости изменения добротности системы резо натор - волновод от изменения диаметра исследуемого диэлектрика (при Е = 2,02).Способ контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую 20 ,форму, заключается в следующем.Исходя из величин контролируемых ;параметров исследуемого диэлектрика: его диэлектрической прокицаемости и диаметра Й, а также характеристик 25 : открытого резонатора: радиуса кривизны зеркал а и расстояния между зер. калами 1, определяют частоту настройки открытого резонатора из соотно,шения: ЗОс Т 1 Р+О, 5 агссо з (1-1/а).2 -У 2. где д - диаметр исследуемого диэлектрика;35Г - диэлектрическая цроницаемость исследуемого диэлектрикаа - радиус кривизны зеркал открытого резонатора; 401 - расстояние между зеркаламиоткрытого резонаторас - скорость света,- ближайшее целое значение выражения 3,682/Нй /с 1-1( 1.Возбуждают в открытом резонаторе СВЧ-колебания на частоте Г, Размещают в открытом резонаторе исследуемый волковод и фиксируют начальное значение частоты и добротности колебаний, Протягивают волновод через открытый резонатор, регистрируют изменение добротности и амплитуды колебаний к по наличию этих изменений судят о Факте отклонения постоянной распространения исследуемого волновода от исходных данных.При близости собственных частот резонатора и диэлектрического объекта образуется электромагнитно связанная электродинамическая системарезонатор - волновод, обладающаясобственной спектральной частотой,на которой добротность системы превышает добротность каждого элементав отдельности, Эффективное взаимодействие между диэлектрическим волноводом и резонатором происходиттолько на этой частоте. При маломотклонении параметров волновода отрезонансных (при фиксированной настройке резонатора) добротность системы резко падает,В случае электродинамического взаимодействия между резонатором и волноводом добротность системы резонаторволновод более чем на порядок превышает добротность пустого резонатора(штрихпунктирная кривая). Зависимостьамплитуды колебаний от изменения диаметра и диэлектрической проницаемостианалогичнаВозможность определения измененияименно постоянной распространенияисследуемого волновода достигаетсяза счет того, что резонансная частотадиэлектрического волновода совпадаетс частотой поперечного резонанса которая является критической частотойего волноведущих свойств и однозначно определяется диаметром и диэлектрической проницаемостью волновода,Таким образом, любое изменение частотыпоперечного резонанса, указывает наизменение постоянной распространенияволновода, При этом резонансная частота изменяется при появлении эллипскости, изменении радиуса и диэлектрической проницаемости волновода, Втом случае когда критическая частотаволновода не изменяется (например,при одновременном увеличении диаметра волковода и уменьшении диэлектрической проницаемости) резонанснаячастота системы резонатор - волноводтакже не изменяется, что указывает насохранение неизменной постояннсй распространения волновода.Повышение чувствительности достигается за счет нелинейной зависимостии резкого характера изменения амплитуды и добротности колебаний при ма-"лом изменении параметров волновода(фиг.2) . В известных способах этазависимость линейная и малым изменениям измеряемых параметров соответствует незначительное возмущениеО бполучения максимальной амплитуды идобротности колебаний, Протягиваютволновод через открытьп резонатор,и при изменении частоты колебанийделают вывод об изменении постоянной распространения, а при изменении амплитуды колебаний регистрируют Факт изменения потерь в исследуемом диэлектрике. Формула изобретения Способ контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую Форму, заключающийся в размещении исследуемого диэлектрика в открытом резонаторе, перемещении его вдоль продольной оси открытого резонатора, регистрации изменения частоты и добротности открытого резонатора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, открытый резонатор настраивают на частоту Х, определяемую из соотношения; с 70+О 5 агссоз (1-1/а)Д2 п +а(ХГ)) 5 1 58922резонансной системы, Такое отличиесвязано с тем фактом, что в предлагаемом способе используется на эффект,изменения рабочей частоты резонатора,имеющий линейную зависимость, а эф 5фект связи поперечных колебаний диэлектрического волновода с одним изколебаний резонатора,Повьппение точности измерений достигается двояко. Во-первых, частота,на которой проводятся измерения, лежит в диапазоне волноведущих свойствисследуемого волновода. Во-вторых,согласно предлагаемому способу необходимо фиксировать лищь факт изменения добротности и частоты колебаний, т,е, относительное изменение,,а не абсолютные значения, что можетбыть проведено с высокой точностью, 20недостижимой при измерении абсолютных величин.Устройство для реализации способаконтроля параметров диэлектриков,имеющих цилиндрическую форму, содержащее открытый резонатор с цилиндрическими зеркалами 1 и исследуемыйдиэлектрик 2, работает следующим образом.По формуле определяют резонансную Зо где с -частоту возбуждения открытого резо- Гнатора, соответствующую электродинамическому взаимодействию между резонатором и диэлектрическим волноводом, 1Произвольным образом (например, через щель связи в одном из зеркал)авозбуждают открытый резонатор. Размещают исследуемый диэлектрик в от- Йкрытом резонаторе вдоль продольнойоси открытого резонатора, подстраивают расстояние между зеркалами до скорость света;ближайшее целое значениевыражений3,682(311/с 1-1(+1,расстояние между зеркаламиоткрытого резонаторарадиус кривизны зеркал открытого радиатора резонатора,диаметр исследуемого диэлектрикадиэлектрическая проницаемостьисследуемого диэлектрика.1589220 Составитель А,Михайловаактор Л.Пчолинская Техред И,Дндык . Корректор Л,Пилипенко ираж зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О аз 2539НИИПИ Госу ственного комитета 113035, Москва, о иэоб 35, Ра Подписноетениям и открытиям при ГКНТ ССРская наб д. 4/5