Пристрій для визначення діелектричної проникності матеріалу

Устройство для определения диэлектри ческой проницаемости материалов, включа ющее генератор СВЧ, излучатель, содержащий диэлектрический волновод, приемник и измерительный прибор, отлич а ю щ е е с я тем, что излучатель дополнительно содержит две взаимно параллельные прямоугольные металлические пластины, одна из которых закреплена на торце диэлектрического волновода, установленного с зазором по отношению к первой грани образца, имеющего прямой двугранный угол, перпендикулярно оси волновода, а другая пластина расположена на второй грани образца, при этом ее торец размещен в плоскости первой грани двугранного угла образца, а диэлектрический волновод связан с механизмом перемещения излучателя. Изобретение относится к технике измерений в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн и может быть использовано для измерения действительной части диэлектрической проницаемости образцов материалов, имеющих прямой двугранный угол. Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является устройство, содержащее генератор СВЧ, излучатель, содержащий диэлектрический волновод, приемник и измерительный прибор, при этом излучатель устройства содержит два диэлектрических волновода, расположенных над подвижной и неподвижной парами металлических пластин, находящихся в контакте с образцом диэлектрика, содержащим плоскую грань. Недостатком известного устройства является относительная сложность его реали зации, и как следствие, низкая точность оп ределения величины диэлектрической про ницаемости, обусловленная невозможностью практической реализации высокой степени идентичности плеч излуча теля в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать устройство для определения диэлектрической проницаемости материала, в котором погрешности, связанные с юстировкой плеч, сведены к минимуму, и за счет этого упрощена конструкция устройства и повышена точность измерений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения диэлектрической проницаемости материала, включающем генератор СВЧ, излучатель, С > ел ел О 15544 с од ерж ащ ий д иэ лек тричес кий волновод , приемник и измерительный прибор, с оглас но изобретения, излучатель д ополнительно сод ержит д ве взаимнопараллельные пластины, од на из которых закреплена на торце 5 диэ лектрического волновод а, ус тановленног о с зазором по отнош ению к первой грани образца, имеющего прямой д вугранный угол, перпенд ику лярно ос и волновода, а д ру гая плас тина расположена на второй 10 грани образца, при этом ее торец размещен в плоскос ти первой грани д вугранного угл а образца, а д иэ лектрический волновод связан с механизмом перемещения излучателя. На чертеже привед ена блок-сх ема ус т- 15 ройс тва д ля определения диэ лектрической проницаемос ти. Устройс тво д ля определения д иэлектри ческой проницаемос ти с од ержит генератор сверхвысоких час тот 1, выход которого под - 20 ключей к с оед иненному с механизмом 2 пере мещ е н ия и о тс че та из лу ч а те лю . Излучатель выполнен из отрезка д иэлектри ческого волновод а 3, расположенного па раллельно одной из граней исс леду емого 25 образца 4, имеющего прямой д вугранный угол, с зазором h относ ительно у помяну той грани. В еличина зазора h зависит от рабо чей д лины волны и выбирается такой, чтобы коэ ффициент передачи по мощнос ти от вол- 30 новод а к контролиру емой с трукту ре при макс имальной величине плеча dk (макси мальное расс тояние, на которое может быть перемещена плас тина) не превышал 10%, что позволяет пренебречь обратным влия- 35 нием вторичного поля на первичное. Пла стина 5 жес тко закреплена на волновод е 3 и ус тановлена на его торце перпенд ику ляр но его оси, а плас тина 6 расположена на второй грани д вугранного у гла образца 4, 40 так что ее торец расположен в плоскос ти первой грани двугранного угла образца 4. Такая расстановка металлических плас тин 5 и 6 реализует излучатель, эквивалентный двуплечевому. Дипольный приемник 7 ус та- 45 новлен на линии, образующей с ребром ис следу емого образца 4 угол $ и связан с механизмом 8 измерения угла и регис триру ющим ус тройс твом 9, например, с амопис цем. 50 Ус тройс тво работает следующим образом. В исходном с ос тоянии плас тины 5 и б рас положены так, что величина плеча излу чателя, т. е. промежу тка d между ними равна ну лю. С помощью мех анизма 2 перемеще- 55 ния и отс чета волновод 3 и прилегающая к нему плас тина 5 перемещаются вд оль ос и волновода 3 так, что величина промежу тка d изменяетс я от ну ля до величины dk, равной неск ольк им длинам волн. Обе, прямая Un и обратная Uo, волны диэ лектрического волновода 3, взаимод ейс твуя с одной из плоских граней образца в форме объемных волн Un' и Uo' распрос траняю тся под од инак овыми углами к э той грани в разные с тороны в образце 4. Дос тигая плас тины 6, выполняю щей роль второго рефлектора, волна Uo ' отразившись от нее, рас прос траняетс я в том же направлении, что и Un". Таким образом, одноплечевой излучатель за счет отражателей в эквиваленте выполняет фу нкцию дву плечевого, т. е. его э лектрод инамичес кие свойс тва оказываются аналогичными с войс твам излу чателя прототипа; ампли ту д у прош едш его поля регис триру ют измерительным прибором 8 при вс ех значениях величины промежу тка d между плас тинами излучателя 5 и 6 и, таким образом, получают завис имос ть амплитуд ы прош едш ей волны от величины промежу тка d. По полученной зависимос ти опред еляют величину период а следования ну лей амплитуды Д и величину д иэ лек тричес кой проницаемос ти как и в прототипе опред еляю т из с оотношения: 1 1 где в- угол наблюд ения; Яо - длина волны в свобод ном прос транстве; Яь - д лина волны в д иэ лектричес ком волноводе; А - период с лед ования ну лей амплиту ды. При э том угол наблюдения 0 выбирают из с оотнош ения: dK где dk - предельный размер плеча излучателя. Использование предлагаемого ус тройства позволяет упрос тить конс трукцию, реализующую д вуплечевой излучатель, при этом существенно повысить точнос ть измерения д иэ лек тричес кой прони цаем ос ти, свед я к минимуму погреш нос ти, связанные с юстировкой движущихся плеч двуплечевого излу чателя, ис пользованного в прототипе. 15544 Упорядник Замовлення 4189 Техред М.Моргентал Коректор Л. Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП. Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101