Датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкостей
Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот. В частности, оно может использоваться в системах оперативного контроля параметров жидкостей и разного рода технологических процессах. Техническим результатом изобретения является увеличение точности измерения действительной части диэлектрической проницаемости жидкости при больших величинах ее мнимой части, а также увеличение диапазона измеряемых величин мнимой части диэлектрической проницаемости исследуемых жидкостей, кроме того, планарность конструкции позволяет использовать заявляемый датчик в системах оперативного контроля диэлектрических характеристик жидкостей непосредственно в технологических процессах. Датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкостей содержит микрополосковый резонатор и цепи связи с линиями передачи, новым является то, что в заземляемом основании диэлектрической пластины выполнено окно, в котором расположены полосковые элементы, электромагнитно связанные с микрополосковым резонатором и образующие микрополосковую структуру, контактирующую непосредственно или через изолирующую прослойку с исследуемыми жидкостями, причем ее цепи связи с линиями передачи выполнены в виде металлизированных площадок, расположенных на диэлектрической пластине со стороны микрополоскового резонатора. 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и технике сверхвысоких частот. В частности, оно может использоваться в системах оперативного контроля параметров жидкостей в разного рода технологических процессах.
Известна ячейка для измерения диэлектрической проницаемости жидкости [1] , содержащая проходной цилиндрический диэлектрический резонатор с металлизированной поверхностью и окнами связи с линиями передачи, в котором выполнено сквозное аксиальное отверстие под исследуемую жидкость. Вещественная часть диэлектрической проницаемости жидкости определяется по изменению частоты резонатора для колебаний типа H011, а мнимая часть - по изменению добротности резонатора. Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является ячейка для измерения диэлектрической проницаемости жидкости [2], содержащая проходной полосковый резонатор, который образован двумя отрезками полосковых линий с диэлектрическим заполнением, соединенных отрезком воздушной полосковой линии. Измеряемой жидкостью заполняют воздушный участок полоскового резонатора. Вещественную часть диэлектрической проницаемости определяют по изменению резонансной частоты полоскового резонатора, а мнимую часть - по изменению его добротности. При использовании ячеек [1] и [2] для исследования жидкости, имеющей сравнительно большую по величине мнимую часть диэлектрической проницаемости, точность измерения резонансной частоты уменьшается из-за снижения добротности измерительного резонатора. Вместе с этим уменьшается и чувствительность ячейки к изменению действительной части диэлектрической проницаемости жидкости. Кроме того, проблематично использование подобных конструкций в системах оперативного контроля технологических процессов. Техническим результатом при использовании изобретения является увеличение точности измерения действительной части диэлектрической проницаемости жидкости при больших величинах ее мнимой части, а также увеличение диапазона измеряемых величин мнимой части диэлектрической проницаемости исследуемых жидкостей. Кроме того, планарность конструкции позволяет использовать заявляемый датчик в системах оперативного контроля диэлектрических проницаемостей жидкостей непосредственно в технологических процессах. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в датчике, содержащем микрополосковый резонатор и цепи связи с линиями передачи, дополнительно выполнено окно в заземляемом основании диэлектрической пластины, в котором расположены полосковые элементы, электромагнитно связанные с микрополосковым резонатором и образующие микрополосковую структуру, контактирующую непосредственно или через изолирующую прослойку с исследуемыми жидкостями, причем ее цепи связи с линиями передачи выполнены в виде металлизированных площадок, расположенных на диэлектрической пластине со стороны микрополоскового резонатора. Отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что в заземленном основании диэлектрической пластины резонатора выполнено окно, в котором расположены металлизированные полосковые элементы, образующие двухзвенную (или многозвенную) структуру из электромагнитно связанных между собой и с микрополосковым резонатором элементов, причем цепи связи структуры с линиями передачи выполнены в виде металлизированных контактных площадок, расположенных на диэлектрической пластине со стороны микрополоскового резонатора. Изобретение поясняется чертежом, на котором изображены вид сверху (а) и вид снизу (б) заявляемого датчика. Заявляемый датчик представляет собой диэлектрическую пластину 1, на верхней стороне которой выполнены полосковые проводники резонатора 2 и металлизированные контактные площадки 3 и 4 для связи расположенных на нижней стороне диэлектрической пластины полосковых элементов 5 и 6 с линиями передачи. Заземляемое основание 7 на нижней стороне диэлектрической пластины имеет окно 8, в котором и расположены полосковые элементы 5 и 6. При измерениях нижняя поверхность датчика контактирует с исследуемой жидкостью либо непосредственно, либо через изолирующее покрытие. Амплитудно-частичная характеристика двухзвенной (многозвенной) полосковой структуры имеет полосу со сравнительно равномерным коэффициентом прохождения![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
Формула изобретения
Датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкостей, содержащий микрополосковый резонатор и цепи связи с линиями передачи, отличающийся тем, что в заземленном основании диэлектрической пластины выполнено окно, в котором расположены полосковые элементы, электромагнитно связанные с микрополосковым резонатором и образующие микрополосковую структуру, контактирующую непосредственно или через изолирующую прослойку с исследуемыми жидкостями, причем ее цепи связи с линиями передачи выполнены в виде металлизированных площадок, расположенных на диэлектрической пластине со стороны микрополоскового резонатора.РИСУНКИ
Рисунок 1