RU2763515C1 - Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating - Google Patents

Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating Download PDF

Info

Publication number
RU2763515C1
RU2763515C1 RU2021111302A RU2021111302A RU2763515C1 RU 2763515 C1 RU2763515 C1 RU 2763515C1 RU 2021111302 A RU2021111302 A RU 2021111302A RU 2021111302 A RU2021111302 A RU 2021111302A RU 2763515 C1 RU2763515 C1 RU 2763515C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
measuring
materials
temperature
movable
Prior art date
Application number
RU2021111302A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Петрович Крылов
Николай Анатольевич Горшков
Игорь Евгеньевич Суханов
Николай Сергеевич Титов
Original Assignee
Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" filed Critical Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина"
Priority to RU2021111302A priority Critical patent/RU2763515C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763515C1 publication Critical patent/RU2763515C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: measuring techniques.
SUBSTANCE: invention relates to a technique for measuring the relative permittivity and dielectric loss tangent of materials. The device contains a cylindrical ceramic resonator with a conductive coating applied to the inner surface, bounded on one side by the upper wall of the resonator with coupling holes located below the resonator end face, movable in the resonator cavity and relative to the resonator axis, and on the other side by a movable lower piston mounted on the floor rod, heater, temperature meter.
EFFECT: improving the accuracy of measuring the dielectric parameters of the materials under study during high-temperature heating.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материалов в объемном цилиндрическом резонаторе при высокотемпературном нагреве.The invention relates to a technique for measuring the relative permittivity and dielectric loss tangent of materials in a cavity cylindrical resonator during high-temperature heating.

В опубликованных информационных источниках описаны устройства для измерения параметров диэлектриков при нагреве в объемном цилиндрическом резонаторе. Published information sources describe devices for measuring the parameters of dielectrics during heating in a cavity cylindrical resonator.

Для измерения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материалов использован резонансный метод (ГОСТ Р 8.623-2015) измерения в резонаторе на фиксированной частоте с применением вариации длины резонатора за счет перемещения подвижного нижнего поршня в нагреваемой части резонатора.To measure the relative permittivity and dielectric loss tangent of materials, the resonant method (GOST R 8.623-2015) was used for measurements in a resonator at a fixed frequency using a variation in the length of the resonator due to the movement of the movable lower piston in the heated part of the resonator.

Известен измерительный резонатор для измерения параметров диэлектриков при нагреве в объемном цилиндрическом волноводном резонаторе на фиксированной частоте (Литовченко А.В. Высокоточный СВЧ-измеритель ε и tgδ нагреваемых образцов. Заводская лаборатория. №10, т.68, 2002.-С.35-38.), для которого применен способ измерения вариацией длины резонатора за счет перемещения подвижного нижнего поршня в нагреваемой части резонатора. A known measuring resonator for measuring the parameters of dielectrics when heated in a cavity cylindrical waveguide resonator at a fixed frequency (Litovchenko A.V. High-precision microwave meter ε and tgδ of heated samples. Factory laboratory. No. 10, vol. 68, 2002.-S.35- 38.), for which the measurement method was applied by varying the length of the resonator due to the movement of the movable lower piston in the heated part of the resonator.

Аналогичное устройство предложено в работе (Литовченко А.В., Игнатенко Г.К. Некоторые аспекты метрологического обеспечения измерения диэлектрических свойств материалов на сверхвысокой частоте в интервале температур 20-1200°С. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. Т. 76, №8, 2010, стр. 66-69), в котором измерение диэлектрических свойств материалов на сверхвысоких частотах в интервале температур до 1200 °С проводится в резонаторе на фиксированной частоте с применением вариации длины резонатора за счет перемещения подвижного нижнего поршня в нагреваемой части резонатора.A similar device is proposed in the work (Litovchenko A.V., Ignatenko G.K. Some aspects of metrological support for measuring the dielectric properties of materials at a microwave frequency in the temperature range of 20-1200 ° C. Factory laboratory. Diagnostics of materials. T. 76, No. 8, 2010, pp. 66-69), in which the measurement of the dielectric properties of materials at microwave frequencies in the temperature range up to 1200 °C is carried out in a resonator at a fixed frequency using a variation in the length of the resonator due to the movement of the movable lower piston in the heated part of the resonator.

Измерение параметров диэлектриков при нагреве в цилиндрическом резонаторе на фиксированной частоте, включает следующие операции: возбуждение колебаний в резонаторе через расположенные в верхней торцевой стенке отверстия связи, настройку пустого резонатора в резонанс при нормальных условиях и при нагреве перемещением подвижного нижнего поршня, измерение параметров резонатора, установку образца испытуемого материала, расположенного на подвижном нижнем поршне, настройку в резонанс резонатора с образцом в нормальных условиях, измерение параметров резонатора, расчет температурных параметров диэлектриков сравнением температурных параметров пустого резонатора и резонатора с образцом.Measurement of the parameters of dielectrics during heating in a cylindrical resonator at a fixed frequency includes the following operations: excitation of oscillations in the resonator through the coupling holes located in the upper end wall, setting the empty resonator to resonance under normal conditions and during heating by moving the movable lower piston, measuring the parameters of the resonator, setting a sample of the material under test located on the movable lower piston, tuning the resonator to resonance with the sample under normal conditions, measuring the parameters of the resonator, calculating the temperature parameters of dielectrics by comparing the temperature parameters of the empty resonator and the resonator with the sample.

В случае измерения при нагреве происходит изменение собственных характеристик резонатора, поэтому предварительно производится измерение температурных изменений собственных параметров пустого резонатора. Измеряют температурные изменения длины резонатора L(T), длины волны в волноводе λB(T), добротности Q(T), коэффициента передачи N(T). Затем на подвижном нижнем поршне размещается образец испытуемого материала и проводится настройка резонатора с образцом в резонанс перемещением подвижного нижнего поршня до длины резонатора LS(T). При нагреве резонатора с образцом фиксируют температурные зависимости ΔL(T)=L(T)-LS(T), ΔQ(T)=Q(T)-Qs(T), ΔN(T)=N(T)-Ns(T) по которым в дальнейшем, с учетом λB(T), рассчитывают параметры диэлектрика, относительную диэлектрическую проницаемость ε(T) и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ(T). От точности измерения температурных изменений длины резонатора L(T), длины волны в волноводе λB(T), добротности Q(T), коэффициента передачи N(T) без образца и с образцом LS(T), Qs(T), Ns(T) зависит точность определения диэлектрической проницаемости ε(T) и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ(T) материалов. In the case of measurement during heating, a change in the intrinsic characteristics of the resonator occurs, therefore, the temperature changes in the intrinsic parameters of the empty resonator are first measured. Measure the temperature changes in the length of the resonator L(T), the wavelength in the waveguide λ B (T), the quality factor Q(T), the transmission coefficient N(T). Then, a sample of the material under test is placed on the movable lower piston and the resonator with the sample is tuned to resonance by moving the movable lower piston to the length of the resonator L S (T). When the resonator with the sample is heated, the temperature dependences ΔL(T)=L(T)-L S (T), ΔQ(T)=Q(T)-Qs(T), ΔN(T)=N(T)-Ns (T) on which further, taking into account λ B (T), calculate the parameters of the dielectric, the relative permittivity ε(T) and the tangent of the dielectric loss angle tanδ(T). From the accuracy of measuring temperature changes in the resonator length L(T), wavelength in the waveguide λ B (T), quality factor Q(T), transmission coefficient N(T) without a sample and with a sample L S (T), Qs(T), Ns(T) depends on the accuracy of determining the permittivity ε(T) and the dielectric loss tangent tgδ(T) of materials.

Величина разности электрических величин при измерении длины резонатора за счет перемещения подвижного нижнего поршня, то есть при измерении длины резонатора в нагреваемой зоне, вносит существенные погрешности в измерение действительных значений относительной диэлектрической проницаемости. Так как погрешность фиксируемых значений положения подвижного нижнего поршня в резонансном положении напрямую влияет на точность измерения относительной диэлектрической проницаемости, то необходимо создание идентичных условий при измерении собственных характеристик резонатора.The magnitude of the difference in electrical quantities when measuring the length of the resonator due to the movement of the movable lower piston, that is, when measuring the length of the resonator in the heated zone, introduces significant errors in the measurement of the actual values of the relative permittivity. Since the error in the fixed values of the position of the movable lower piston in the resonant position directly affects the accuracy of measuring the relative permittivity, it is necessary to create identical conditions when measuring the intrinsic characteristics of the resonator.

Наиболее близким является конструкция устройства, описанная в патенте РФ № 2631014, МПК G 01R 27/26, опубликованном 10.08.2017 (прототип), для измерения параметров диэлектриков при нагреве, содержащее цилиндрический резонатор, ограниченный с одной стороны верхней торцевой стенкой резонатора с отверстиями связи, подвижной относительно оси резонатора части резонатора и соединенной посредством ходового винта механического привода, на котором размещена траверса, одним концом закрепленная на верхней торцевой стенке, а другим концом на платформе датчика линейного перемещения, а с другой стороны подвижным нижним поршнем, установленным на полом составном штоке, закрепленным на платформе модуля линейного перемещения и соединенным с датчиком линейного перемещения, нагреватель, измеритель температуры и устройство подвода защитного газа. Устройство включает цилиндрический резонатор, состоящий из двух соосно расположенных частей: охлаждаемой и нагреваемой, соприкасающихся торцами друг с другом. В охлаждаемой, цилиндрической части резонатора расположен волновод, выполненный заодно с торцевой стенкой резонатора с отверстиями связи, а в нагреваемой цилиндрической части подвижный поршень, на котором размещен образец измеряемого материала, зафиксированный на пустотелом штоке. Нагреваемая часть резонатора отделена от охлаждаемой.The closest is the design of the device described in RF patent No. 2631014, IPC G 01R 27/26, published on 08/10/2017 (prototype), for measuring the parameters of dielectrics during heating, containing a cylindrical resonator, limited on one side by the upper end wall of the resonator with communication holes, a part of the resonator movable relative to the axis of the resonator and connected by means of a mechanical lead screw a drive on which a traverse is located, with one end fixed on the upper end wall, and with the other end on the platform of the linear displacement sensor, and on the other hand, by a movable lower piston mounted on a hollow composite rod, fixed on the platform of the linear displacement module and connected to the linear displacement sensor , heater, temperature meter and protective gas supply device. The device includes a cylindrical resonator, consisting of two coaxially located parts: cooled and heated, in contact with the ends of each other. In the cooled, cylindrical part of the resonator, there is a waveguide made integral with the end wall of the resonator with coupling holes, and in the heated cylindrical part, a movable piston, on which a sample of the measured material is placed, fixed on a hollow rod. The heated part of the resonator is separated from the cooled part.

При нагреве происходят температурные деформации, которые приводят к тому, что изменяется величина зазора между охлаждаемой и нагреваемой цилиндрическими частями резонатора, что приводит к неконтролируемому изменению его электрической длины и изменению коэффициента передачи при измерении в широком температурном диапазоне и, как следствие, к увеличению погрешности измерения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материалов в объемном цилиндрическом резонаторе.When heated, thermal deformations occur, which lead to a change in the size of the gap between the cooled and heated cylindrical parts of the resonator, which leads to an uncontrolled change in its electrical length and a change in the transmission coefficient when measuring in a wide temperature range and, as a result, to an increase in the measurement error relative permittivity and dielectric loss tangent of materials in a cavity cylindrical resonator.

Задачей изобретения является повышение точности измерения диэлектрических параметров исследуемых материалов при высокотемпературном нагреве.The objective of the invention is to improve the accuracy of measuring the dielectric parameters of the materials under study during high-temperature heating.

Это достигается тем, что заявляется устройство для измерений диэлектрических свойств материалов при высокотемпературном нагреве, содержащее цилиндрический резонатор, ограниченный с одной стороны верхней стенкой резонатора с отверстиями связи, подвижной в полости резонатора и относительно оси резонатора, а с другой стороны подвижным нижним поршнем, установленным на полом штоке, нагреватель, измеритель температуры, отличающееся тем, что цилиндрический резонатор выполнен из керамики с нанесенным на внутреннюю поверхность проводящим покрытием, при этом верхняя стенка резонатора с отверстиями связи расположена ниже торца резонатора.This is achieved by the fact that a device is claimed for measuring the dielectric properties of materials during high-temperature heating, containing a cylindrical resonator, limited on one side by the upper wall of the resonator with communication holes, movable in the cavity of the resonator and relative to the axis of the resonator, and on the other hand by a movable lower piston mounted on a hollow rod, a heater, a temperature meter, characterized in that the cylindrical resonator is made of ceramic with a conductive coating deposited on the inner surface, while the upper wall of the resonator with coupling holes is located below the end of the resonator.

Заявляемое устройство для измерения диэлектрических свойств материалов при нагреве включает необходимые конструктивные признаки, обеспечивающие проведение измерений с более высокой точностью.The inventive device for measuring the dielectric properties of materials during heating includes the necessary design features that provide measurements with higher accuracy.

Так как цилиндрической резонатор, выполненный из керамики с нанесенным на внутреннюю поверхность проводящим покрытием, имеет один торец, расположенный выше верхней стенки резонатора, с элементами связи, а другой торец, ниже подвижного нижнего поршня, то в конструкции резонатора отсутствуют зазоры в отличие от прототипа, которые изменяют свои размеры при нагреве, что приводит к неконтролируемому изменению собственных характеристик резонатора: изменению зависимости электрической длины резонатора от температуры, изменению зависимости коэффициента передачи резонатора от температуры и изменению зависимости добротности резонатора от температуры. Поэтому отсутствие зазоров позволяет повысить точность определения диэлектрических свойств материалов при нагреве.Since a cylindrical resonator made of ceramic with a conductive coating deposited on the inner surface has one end located above the upper wall of the resonator, with coupling elements, and the other end below the movable lower piston, there are no gaps in the resonator design, unlike the prototype, which change their dimensions when heated, which leads to an uncontrolled change in the intrinsic characteristics of the resonator: a change in the dependence of the electrical length of the resonator on temperature, a change in the dependence of the transfer coefficient of the resonator on temperature, and a change in the dependence of the quality factor of the resonator on temperature. Therefore, the absence of gaps makes it possible to increase the accuracy of determining the dielectric properties of materials during heating.

Проведенный анализ конструкций измерительных устройств для измерения диэлектрических свойств материалов при нагреве на основе объемных цилиндрических резонаторов показал, что в них для устранения изменений собственных электродинамических характеристик резонатора в зависимости от температуры резонатор разделялся на две соосные части: не нагреваемую (охлаждаемую) и нагреваемую. Не нагреваемая часть резонатора не изменяла свои размеры при нагреве и не деформировалась, что снижало изменение собственных характеристик резонатора и повышало точность определения диэлектрической проницаемости при нагреве, но при этом остававшийся зазор между не нагреваемой и нагреваемой частями резонатора изменял свои размеры и также влиял на собственные характеристики резонатора.The analysis of the designs of measuring devices for measuring the dielectric properties of materials during heating based on cavity cylindrical resonators showed that in order to eliminate changes in the intrinsic electrodynamic characteristics of the resonator depending on temperature, the resonator was divided into two coaxial parts: unheated (cooled) and heated. The non-heated part of the resonator did not change its dimensions when heated and did not deform, which reduced the change in the intrinsic characteristics of the resonator and increased the accuracy of determining the permittivity upon heating, but the remaining gap between the non-heated and heated parts of the resonator changed its dimensions and also affected its own characteristics. resonator.

Авторы провели исследование влияния температурной деформации резонатора на собственные электродинамические характеристики резонатора и установили, что при использовании резонатора из металла неопределенность измерения относительной диэлектрической проницаемости при нагреве в диапазоне от 20 до 1200° меняется от 0,5 до 5,5 %.The authors conducted a study of the effect of thermal deformation of the resonator on the intrinsic electrodynamic characteristics of the resonator and found that when using a resonator made of metal, the uncertainty in measuring the relative permittivity during heating in the range from 20 to 1200° varies from 0.5 to 5.5%.

Поэтому в предлагаемом техническом решении для уменьшения влияния температурной деформации на собственные электродинамические характеристики резонатора предлагается применить резонатор из керамики с проводящим покрытием. При этом керамика, обладая низкой теплопроводностью, снижает отвод тепла от образца, но позволяет выполнить резонатор без зазоров.Therefore, in the proposed technical solution, in order to reduce the effect of thermal deformation on the intrinsic electrodynamic characteristics of the resonator, it is proposed to use a ceramic resonator with a conductive coating. At the same time, ceramics, having a low thermal conductivity, reduces heat removal from the sample, but allows the resonator to be made without gaps.

В качестве керамического материала могут быть использованы: кварцевая керамика в виде беспористой кварцевой керамики (кварцевое стекло), обладающая коэффициентом термического расширения много меньше, чем у металлов, например стали, и составляет

Figure 00000001
, а также кварцевая керамика, например, НИАСИТ, обладающая также низким коэффициентом термического расширения и неопределенность измерения диэлектрической проницаемости при применении керамического резонатора при нагреве в диапазоне от 20 до 1200° меняется от 0,5 до 0,7 %.As a ceramic material can be used: quartz ceramics in the form of non-porous quartz ceramics (quartz glass), which has a coefficient of thermal expansion much less than that of metals, such as steel, and is
Figure 00000001
, as well as quartz ceramics, for example, NIASIT, which also has a low thermal expansion coefficient and the measurement uncertainty of the dielectric constant when using a ceramic resonator when heated in the range from 20 to 1200 ° varies from 0.5 to 0.7%.

Важным преимуществом применения керамики в предлагаемом решении является то, что керамика по сравнению с металлами обладает более низкой теплопроводностью, что позволяет концентрировать зону максимального нагрева в месте расположения образца и значительно уменьшить температуры торцевой части резонатора, устраняя не нужный нагрев механических конструкций крепления резонатора, что повышает надежность конструкции устройства.An important advantage of using ceramics in the proposed solution is that ceramics have a lower thermal conductivity compared to metals, which makes it possible to concentrate the zone of maximum heating at the location of the sample and significantly reduce the temperature of the end part of the resonator, eliminating unnecessary heating of the mechanical structures of the resonator mounting, which increases device design reliability.

На фиг. 1 представлены сравнительные температурные зависимости неопределенности измерения диэлектрической проницаемости материала при нагреве для резонатора, выполненного из различных материалов. В качестве тестируемых вариантов рассмотрены резонаторы из беспористой кварцевой керамики (кварцевого стекла) с проводящим покрытием из меди толщиной 0,2 мм (кривая 2) или платины толщиной 0,2 мм (кривая 3), а также резонатор из кварцевой керамики, типа НИАСИТ, с медным покрытием 0,2 мм (кривая 4) и платины толщиной 0,2 мм (кривая 5), а для сравнения приведена неопределенность измерения диэлектрической проницаемости материала при нагреве резонатора из стали (кривая1). Кривые 2,3,4,5 незначительно отличаются друг от друга и на фиг. 1 сливаются, демонстрируя, при этом, значительное отличие от кривой 1.In FIG. Figure 1 shows the comparative temperature dependences of the uncertainty in measuring the dielectric constant of a material during heating for a resonator made of various materials. As tested options, we considered resonators made of non-porous quartz ceramics (quartz glass) with a conductive coating of copper 0.2 mm thick (curve 2) or platinum 0.2 mm thick (curve 3), as well as a resonator made of quartz ceramics, type NIASIT, with a copper coating of 0.2 mm (curve 4) and platinum with a thickness of 0.2 mm (curve 5), and for comparison, the uncertainty in measuring the dielectric constant of the material when the resonator is made of steel is heated (curve 1). Curves 2,3,4,5 slightly differ from each other and in Fig. 1 merge, demonstrating, at the same time, a significant difference from curve 1.

Из сравнения кривых 2,3,4,5 с кривой 1 видно, что варианты изготовления резонатора из керамики с проводящим покрытием позволяют получить высокую точность при измерении диэлектрической проницаемости по сравнению с измерением диэлектрической проницаемости в диапазоне температур от 20 до 1200°С с использованием цилиндрического резонатора из стали. Медное покрытие на кварцевом стекле (кривая 2) и на НИАСИТЕ (кривая 4) позволяет проводить измерение до 900°С, а покрытие из платины на кварцевом стекле (кривая 3) и на НИАСИТе (кривая 5) до температуры 1200°С, но при этом покрытие на кварцевом стекле более надежно.It can be seen from a comparison of curves 2,3,4,5 with curve 1 that the options for manufacturing a ceramic resonator with a conductive coating make it possible to obtain high accuracy in measuring the dielectric constant compared to measuring the dielectric constant in the temperature range from 20 to 1200°C using a cylindrical steel resonator. The copper coating on quartz glass (curve 2) and on NIASIT (curve 4) makes it possible to measure up to 900°С, and the platinum coating on quartz glass (curve 3) and on NIASIT (curve 5) up to a temperature of 1200°С, but at This coating on quartz glass is more reliable.

На фиг. 2 представлена конструкция устройства для измерений диэлектрических свойств материалов при высокотемпературном нагреве, содержащего цилиндрический резонатор 5, выполненный из керамики с нанесенным на внутреннюю поверхность проводящим покрытием ,один торец которого располагается выше верхней стенки резонатора с отверстиями связи 1, а другой торец ниже подвижного нижнего поршня 2 с установленным на нем образцом 6, ограниченный с одной стороны верхней торцевой стенкой резонатора с отверстиями связи 1, подвижной относительно оси резонатора, а с другой стороны подвижным нижним поршнем 2, установленным на полом штоке 3 и нагреватель 4.In FIG. Figure 2 shows the design of a device for measuring the dielectric properties of materials during high-temperature heating, containing a cylindrical resonator 5 made of ceramic with a conductive coating deposited on the inner surface, one end of which is located above the upper wall of the resonator with communication holes 1, and the other end is below the movable lower piston 2 with sample 6 mounted on it, bounded on one side by the upper end wall of the resonator with connection holes 1, movable relative to the axis of the resonator, and on the other side by a movable lower piston 2 mounted on a hollow rod 3 and heater 4.

Устройство работает следующим образом. При проведении измерений образец испытуемого материала 6 располагается на поршне 2 в цилиндрическом резонаторе, образованном подвижной верхней торцевой стенкой с отверстиями связи 1, нижним поршнем 2 и резонатором из керамики, с проводящим покрытием 5. При проведении измерений образец испытуемого материала 6 нагревается с помощью нагревателя 4, а резонатор настраивается в резонанс передвижением верхней торцевой стенки с отверстиями связи 1 до достижения резонансной длины, величина которой фиксировалась в зависимости от температуры, измеряемой пирометром на нижней стороне поршня 3. Далее производится расчет диэлектрической проницаемости материала образца по измеренным величинам. The device works as follows. During measurements, a sample of the material under test 6 is located on piston 2 in a cylindrical resonator formed by a movable upper end wall with connection holes 1, a lower piston 2, and a ceramic resonator with a conductive coating 5. During measurements, a sample of the material under test 6 is heated by means of a heater 4 , and the resonator is tuned to resonance by moving the upper end wall with coupling holes 1 until reaching the resonant length, the value of which was fixed depending on the temperature measured by the pyrometer on the lower side of the piston 3. Next, the permittivity of the sample material is calculated from the measured values.

Изобретение позволяет обеспечить повышение точности измерений диэлектрических свойств материалов при высокотемпературном нагреве в объемном цилиндрическом резонаторе за счет устранения зазоров в резонаторе.The invention makes it possible to increase the accuracy of measurements of the dielectric properties of materials during high-temperature heating in a cavity cylindrical resonator by eliminating gaps in the resonator.

Claims (1)

Устройство для измерений диэлектрических свойств материалов при высокотемпературном нагреве, содержащее цилиндрический резонатор, ограниченный с одной стороны верхней стенкой резонатора с отверстиями связи, подвижной в полости резонатора и относительно оси резонатора, а с другой стороны подвижным нижним поршнем, установленным на полом штоке, нагреватель, измеритель температуры, отличающееся тем, что цилиндрический резонатор выполнен из керамики с нанесенным на внутреннюю поверхность проводящим покрытием, при этом верхняя стенка резонатора с отверстиями связи расположена ниже торца резонатора.A device for measuring the dielectric properties of materials during high-temperature heating, containing a cylindrical resonator limited on one side by the upper wall of the resonator with coupling holes, movable in the cavity of the resonator and relative to the axis of the resonator, and on the other side by a movable lower piston mounted on a hollow rod, a heater, a meter temperature, characterized in that the cylindrical resonator is made of ceramic with a conductive coating deposited on the inner surface, while the upper wall of the resonator with coupling holes is located below the resonator end.
RU2021111302A 2021-04-21 2021-04-21 Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating RU2763515C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111302A RU2763515C1 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111302A RU2763515C1 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763515C1 true RU2763515C1 (en) 2021-12-29

Family

ID=80039897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111302A RU2763515C1 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763515C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7075314B2 (en) * 2003-03-31 2006-07-11 Tdk Corporation Method and apparatus for measuring complex dielectric constant of dielectric
RU2453856C1 (en) * 2011-02-22 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") Device for determining dielectric capacity of material specimen under external effects
CN202305678U (en) * 2011-10-21 2012-07-04 武汉普斯特仪器有限公司 High-temperature dielectric measurement device
RU2631014C2 (en) * 2016-02-05 2017-09-15 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Method of measuring parameters of dielectrics during heating and device for its implementation
CN110780124A (en) * 2019-11-11 2020-02-11 青岛兴仪电子设备有限责任公司 High-temperature environment terahertz material dielectric property measuring device and method
RU2744487C1 (en) * 2020-07-07 2021-03-10 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Device for measuring dielectric properties of materials while heating

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7075314B2 (en) * 2003-03-31 2006-07-11 Tdk Corporation Method and apparatus for measuring complex dielectric constant of dielectric
RU2453856C1 (en) * 2011-02-22 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (ОАО "ОНПП "Технология") Device for determining dielectric capacity of material specimen under external effects
CN202305678U (en) * 2011-10-21 2012-07-04 武汉普斯特仪器有限公司 High-temperature dielectric measurement device
RU2631014C2 (en) * 2016-02-05 2017-09-15 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Method of measuring parameters of dielectrics during heating and device for its implementation
CN110780124A (en) * 2019-11-11 2020-02-11 青岛兴仪电子设备有限责任公司 High-temperature environment terahertz material dielectric property measuring device and method
RU2744487C1 (en) * 2020-07-07 2021-03-10 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Device for measuring dielectric properties of materials while heating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Horner et al. Resonance methods of dielectric measurement at centimetre wavelengths
Schneider et al. Wide range dielectric spectroscopy on glass-forming materials: an experimental overview
CN102393490B (en) Device for measuring high-temperature complex dielectric constants of dielectric material
CN111157802B (en) High-precision test method for microwave dielectric property of high-loss material
US20050225332A1 (en) Resonator housing for microwaves
JPH05142273A (en) Impedance measurement method and device of specimen surface
Dryagin et al. A method to measure dielectric parameters in 5–0.5 millimeter wavelength band
RU2763515C1 (en) Device for measuring dielectric properties of materials at high-temperature heating
Sklavounos et al. Liquid-permittivity measurements using a rigorously modeled overmoded cavity resonator
RU2631014C2 (en) Method of measuring parameters of dielectrics during heating and device for its implementation
Krupka et al. Use of Whispering-Gallery Modes and Quasi-${\rm TE} _ {0 {np}} $ Modes for Broadband Characterization of Bulk Gallium Arsenide and Gallium Phosphide Samples
JP4436724B2 (en) Dielectric constant measurement method and coaxial resonator
US5039948A (en) Apparatus for measuring electromagnetic characteristics of a very high temperature material
RU2552106C1 (en) Uhf method of determination of dielectric permeability and thickness of coatings on metal
US20060056488A1 (en) Method and apparatus for measuring temperature with the use of an inductive sensor
Ivanchenko et al. Modified cavity perturbation method for high‐precision measurements of complex permittivity throughout the Х‐band
RU2795249C1 (en) Method for determining dielectric properties of destructive materials during heating
RU2811857C1 (en) Method for determining dielectric properties of destructive materials during heating
Yu et al. A temperature sensor based on a whispering gallery mode resonator
CN109239457B (en) Microwave surface resistance continuous spectrum testing device
RU2813651C1 (en) Method for determining dielectric properties of destructive materials when heated
Penrose Some measurements of the permittivity and power factor of low loss solids at 25,000 Mc./sec. frequency
CN111351807A (en) Dielectric spectroscopy microscopy using near-field microwaves
JP3561141B2 (en) Measurement method of linear expansion coefficient
Peng et al. Design and Fabrication of 3-D Printed RF Temperature Sensor Based on Microwave Coaxial Resonator