Способ контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности. Сущность данного способа контроля состоит в том, что по заданной формуле определяют резонансную частоту возбуждения открытого резонатора (ОР), соответствующую электродинамическому взаимодействию между ОР и диэлектрическим волноводом. Произвольным образом, например через щель связи, в одном из зеркал 1 возбуждают ОР. Размещают исследуемый диэлектрик 2 в ОР вдоль продольной оси ОР, подстраивают расстояние между зеркалами 1 до получения максимальной амплитуды и добротности колебаний. Протягивают волновод через ОР и при изменении частоты колебаний делают вывод об изменении постоянной распространения, а при изменении амплитуды колебаний регистрируют факт изменения потерь в исследуемом диэлектрике 2. Повышение чувствительности достигается за счет нелинейной зависимости и резкого характера изменения амплитуды и добротности колебаний при малом изменении параметров волновода. Повышение точности измерений достигается за счет того, что частота измерения лежит в диапазоне волноведущих свойств исследуемого волновода, а также за счет фиксации не абсолютных значений, а относительных изменений добротности и частоты колебаний. 2 ил.

СООЗ СОВЕТОЕХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (11) А1 (51) С 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЪ|ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4437291/24-09 (22) 07.04.88 (46) 30.08.90. Бюл. В 32 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) А.Г.Коваленко, В.Н.Кошпаренок, Ю.В.Майстренко, П.Н.Мележик, А.Е.Поединчук и В.П.И1естопалов (53) 621.317.39 (088.8) (56) Журнал технической физики, 1985, т. 55, вып. б, с. 1192-1195.

Материалы юбилейной научно-тех/

1 нической конференции профессорскопреподавательского состава ХИРЗ, посвященной 50-летию Великого Октября.

Харьков, 1968, с ° 115-117. (54) СПОСОБ. КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИКОВ, ИМЕЮЩИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКУ10

ФОРМУ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности и чувствительности.

Сущность данного способа контроля состоит в том, что по заданной формуле определяют резонансную частоту возбуждения открытого резонатора (ОР)» соответствующую электродинамическому

2 взаимодействию между OP и диэлектрическим волноводом. Произвольным образом, например через щель связи, в одном иэ зеркал 1 возбуждают OP. Размещают исследуемый диэлектрик 2 в

0Р вдоль продольной оси 0Р, подстраи; вают расстояние между зеркалами 1 до получения максимальной амплитуды и добротности колебаний. Протягивают волновод через 0Р и при изменении частоты колебаний делают вывод об изме нении постоянной распространения, а при изменении амплитуды колебаний регистрируют факт изменения потерь в исследуемом диэлектрике 2. Повышение чувствительности достигается за счет нелинейной зависимости и резкого характера изменения амплитуды .и добротности колебаний при малом изменении параметров волновода. Повышение точности измерений достигается эа счет того, что частота изме рения лежит в диапазоне волноведущих свойств исследуемого волновода, а также эа счет фиксации не абсолютных значений, а относительных изменений добротности и частоты колебаний. 2 ил.

1 }589220

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 точ-ности И чувствительности. 10

На фиг,1 показано устройство для реализации способа контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую формул на фиг.2 — зависимости

:изменения добротности системы резонатор — волновод от изменения диа. ! метра исследуемого диэлектрика (при

2,02).

Способ контроля параметров диэлектриков,. имеющих цилиндрическую 20 ,форму, заключается в следующем.

Исходя из величин контролируемых ,параметров исследуемого диэлектрика: его диэлектрической проницаемости и диаметра d, а также характеристик 25

: открытого резонатора: радиуса кривизны зеркал а и расстояния между зеркалами 1, определяют частоту настройки открытого резонатора из соотно,шения: ЗО с NP+0,5arccos(1-1/а) - Ю З Т Й - — где d — диаметр исследуемого диэлектрика;

Š— диэлектрическая цроницаемость исследуемого диэлектрикат а — радиус кривизны зеркал открытого резонатора; 40

1 — расстояние между зеркалами открытого резонатора с — скорость света, — ближайшее целое значение выражения 3, 682/1 Ф (i/d-1(1 .

Возбуждают в открытом резонаторе

СВЧ-колебания на частоте f. Размещают в открытом резонаторе исследуемый волиовод и фиксируют начальное значение частоты и добротности колебаний. Протягивают волновод через открытый резонатор, регистрируют изменение добротности и амплитуды колебаний и 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 система резонатор — волновод, обладающая собственной спектральной частотой, на которой добротность системы превышает добротность каждого элемента в отдельности. Эффективное взаимодействие между диэлектрическим волноводом и резонатором происходит только на этой частоте. При малом отклонении параметров волновода от резонансных (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). Зависимость амплитуды колебаний от изменения диаметра и диэлектрической проницаемости аналогична °

Возможность определения изменения именно постоянной распространения исследуемого волновода достигается за счет того, что резонансная частота диэлектрического волновода совпадает с частотой поперечного резонанса,, которая является критической частотой его волноведущих свойств и однозначно определяется диаметром и диэлектрической проницаемостью волновода.

Таким образом, любое изменение частоты поперечного резонанса, указывает на изменение постоянной распространения волновода, При этом резонансная частота изменяется при появлении эллипсности, изменении радиуса и диэлектрической проницаемости волновода, В том случае, когда критическая частота волновода не изменяется (например, при одновременном увеличении диаметра волнавода и уменьшении диэлектрической проницаемости) резонансная частота системы резонатор — волновод также не изменяется, что указывает на сохранение неизменной постояннсй распространения волновода.

Повышение чувствительности достигается за счет нелинейной зависимости и резкого характера изменения амплитуды и добротности колебаний при ма=. лом изменении параметров волновода (фиг.2) . В известных способах эта зависимость линейная и малым изменениям измеряемых параметров соответствует незначительное возмущение

0 б получения максимальной амплитуды и добротности колебаний. Протягивают волновод через открытьп резонатор, и при изменении частоты колебаний делают 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 шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, открытый резонатор настраивают на частоту Х, определяемую из соотношения; с «o+0 5 arccos (1 — 1/а} г д

27п 1+d (Й вЂ” 1)

) 5 158922 резонансной системы. Такое отличие связано с тем фактом, что в предлагаемом способе используется на эффект изменения рабочей частоты резонатора, имеющий линейную зависимость, а эф5 фект связи поперечных колебаний диэлектрического волновода с одним из колебаний резонатора.

Повьппение точности измерений достигается двояко. Во-первых, частота, на которой проводятся измерения, лежит в диапазоне волноведущих свойств исследуемого волновода. Во-вторых, согласно предлагаемому способу необходимо фиксировать лишь факт изменения добротности и частоты колебаний, т.е, относительное изменение, ;а не абсолютные значения, что может быть проведено с высокой точностью, 20 недостижимой при измерении абсолютных величин.

Устройство для реализации способа контроля параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму, со- 25 держащее открытый резонатор с цилиндрическими зеркалами 1 и исследуемый диэлектрик 2, работает следующим образом.

По формуле определяют резонансную ЗО где с— частоту возбуждения открытого резо- Г натора, соответствующую электродинамическому взаимодействию между резонатором и диэлектрическим волноводом. 1

Произвольным образом (например, через щель связи в одном из зеркал) а возбуждают открытый резонатор. Размещают исследуемый диэлектрик в от- d крытом резонаторе вдоль продольной оси открытого резонатора, подстраи- 4О вают расстояние между зеркалами до скорость света; ближайшее целое значение выражений

3,682/31К(1/d-1(+1, расстояние между зеркалами открытого резонатора» радиус кривизны зеркал открытого радиатора резонатора, диаметр исследуемого диэлектрика диэлектрическая проницаемость исследуемого диэлектрика.

1589220

Ре(Ю

Фиг. 2

Составитель А.Михайлова

Редактор Л,Пчолинская Техред И,Дндык . Корректор Л.Пилипенко

Тираж 559

Заказ 2539

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101