SU1226347A1 - Apparatus for measuring material dielectric parameters - Google Patents

Abstract

Изобретение,относитс  , к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  диэлектрической проницаемости веществ. Цель изобретени  - повышение точности измерений - достигаетс  исключением нестабильности мощности излучени  генератора к необходимости регулировки пол ризационных элементов. Устройство содержит генератор излучени  1, управл емый аттенюатор 2, пол ризационный интерферометр 3, состо щий из пол ризатора 4, делителей 5, 6 и 10 злектромапштной волны, фазовращател  7, управл емого аттенюатора 9, анализатора II и детектора излучени  12, детекторы излучени  13 и 14, ийдикатор 15, усилители 15 и 16 автоматической регулировки мощности. Регулирование суммарной мощности СВЧ-волны осуществл етс  с помощью детектора 12, усилител  16 и аттенюатора 2. 1 ил. .The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the dielectric constant of substances. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy, with the exception of the instability of the radiation power of the generator to the need to adjust the polarization elements. The device contains a radiation generator 1, a controlled attenuator 2, a polarization interferometer 3 consisting of a polarizer 4, dividers 5, 6 and 10 electrophometer wave, a phase shifter 7, a controlled attenuator 9, an analyzer II and a radiation detector 12, radiation detectors 13 and 14, indicator 15, amplifiers 15 and 16 of automatic power control. The control of the total power of the microwave wave is carried out using a detector 12, an amplifier 16 and an attenuator 2. 1 sludge. .

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  диэлектрической проницаемости веществ.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the dielectric constant of substances.

Цель изобретени  - повьпиение точности измерений, обусловленное нестабильностью мощности излучени  генератора и-необходимостью регулировки пол ризационных элементов.The purpose of the invention is to show the accuracy of measurements due to the instability of the radiation power of the generator and the need to adjust the polarization elements.

На чертеже приведена блок-схема устройства дл  измерени  диэлектрических параметров материалов.The drawing shows a block diagram of a device for measuring the dielectric parameters of materials.

Устройство содержит .последовательно соединенные генератор 1 излучени , управл емый аттенюатор 2, пол ризационный интерфер зметр 3, состо щий из пол ризатора 4, выход кото- рого соединен с входом первого делител  5 электромагнитной волны, второго делитехш 6 и последовательно соединенных фазовращател  7, управл емого аттенюатора 8, контролируемого образца 9, третьего делител  10, выход которого через последовательно соединенные второй делитель 6 и анализатор 11 подключен к первому детектору 12 излучени , второй 13 и третий 14 детекторы излучени , индикатор 1 первый 16 и второй 17 усилители автоматичесThe device contains a series-connected radiation generator 1, a controlled attenuator 2, a polarization interfer 3, consisting of a polarizer 4, the output of which is connected to the input of the first divider 5 of the electromagnetic wave, the second divider 6, and serially connected phase shifter 7, controlled by attenuator 8, test sample 9, third divider 10, the output of which through serially connected second divider 6 and analyzer 11 is connected to the first radiation detector 12, the second 13 and the third 14 radiation detectors Indicator 1, the first 16 and second 17 circuit-amplifiers

кои регулировки мощности.koi power adjustment.

Устройство дл  измерени  диэлектрических параметров работает следующим образом.A device for measuring dielectric parameters operates as follows.

Устройство дл  измерени  диэлектрических параметров материалов настраивают фазовращателем 7 и анализатором И по минимальному значению индикатора 15. В дальнейщем така  настройка не требуетс .A device for measuring the dielectric parameters of materials is adjusted by the phase shifter 7 and the analyzer AND by the minimum value of the indicator 15. No further adjustment is required.

Электромагнитна  волна от генератора 1 через аттенюатор 2 попадает в пол ризационный интерферометр 3, в котором с помощью первого делител  5 линейно-пол ризованна  волна, прощедща  пол ризатор 4, делитс  на две ортогональные составл ющие. Делители и анализатор интерферометра выполнены на основе пол ризацио1шых проволочных рещеток, установленных гюд углом оси распространени  волны. Составл юща  электромагнитной волнь, параллельна  направлению проволочек рещетки первого делител  5, отражаетс  и попадает в опорный .канал, а составл юща , перпендикул рна  направлени м проволочек, проходит через рещетку, взаимодействует с контролируемым образцом 9 и через третий делитель 10 поступает во второй делитель 6, в котором смешиваетс  с опорной Составл ющей, прощедшей через фазовращатель 7 и аттенюатор 8. Суммарна  волна поступает в анализатор 11, который выдел ет   направл ет в первый 12 и второй 13 детекторы излучени  составл ющие суммарной электромагнитной волны, соответств лощие больщой и малой полуос м эллипса пол риза- :ции.The electromagnetic wave from generator 1, via attenuator 2, enters the polarization interferometer 3, in which, using the first divider 5, the linear-polarized wave, beneath polarizer 4, is divided into two orthogonal components. The dividers and the interferometer analyzer are made on the basis of polarized wire lattices installed by the angle of the wave propagation axis. The electromagnetic wave component, parallel to the direction of the wires of the grid of the first divider 5, is reflected and enters the reference channel, and the component, which is perpendicular to the wires, passes through the grid, interacts with the test sample 9 and through the third divider 10 enters the second divider 6 in which it mixes with the reference component, which has passed through the phase shifter 7 and the attenuator 8. The total wave enters the analyzer 11, which highlights the first 12 and the second 13 radiation detectors total electromagnetic wave, corresponding to the large and small semi-axis of the polarization ellipse.

5 , five ,

22634722263472

Про детектированный сигнал с первого детектора 12 поступает на. вход первого усилител  16 автоматической регулировки мощности , который вырабатывает управл ющийThe detected signal from the first detector 12 enters on. the input of the first amplifier 16 automatic power control, which produces a control

2 сигнал, в соответствии с которым регулируетс  с помощью аттенюатора 2 мощность СВЧ- волны, пост)Т1ающей в интерферометр 3. Часть СВЧ-волны направл етс  третьим дели- телам 10 на третий детектор 14. Продетекto тированнйй сигнал с третьего детектора 14 поступает на вход второго усилител  автоматической регулировки мощности, который вырабатывает управл ющий сигнал, в соответствии с которым регулируетс  с помощью2 signal, in accordance with which the power of the microwave wave being supplied to the interferometer 3 is controlled by an attenuator 2. A part of the microwave wave is directed to the third detector 14 to the third divider 10 at the third detector 14. The detector signal from the third detector 14 is fed to the input a second automatic power control amplifier, which produces a control signal, according to which it is controlled by

,5 аттенюатора 8 мощность волны прощедщей по опорному каналу. Продетектированный сигнал со второго детектора 13, пропорциональной мощности составл ющей СВЧ-волны, соответствующей малой оси эллипса пол ри- ,, 5 attenuator 8 is the power of the wave which is generous to the reference channel. The detected signal from the second detector 13 is proportional to the power of the microwave component of the microwave, corresponding to the minor axis of the polar ellipse,

2Q .зации, поступает в индикатор 15. По величине индицируемого сигнала суд т о диэлектрических параметрах контролируемого материала . Пол ризационные параметры СВЧ-волны на выходе интерферометра описьшаютс  сле25 лующк т выражени ми:2Q., Enters the indicator 15. The dielectric parameters of the monitored material are judged by the magnitude of the displayed signal. The polarization parameters of the microwave wave at the output of the interferometer are described by the following expressions:

- arctg- arctg

.EonEиiv.co5Д.EonEiiv.co5D

рТ-Трrt-tr

Von - UVon - u

ИЭЯЛIeal

Eo Sin X-EonEn viS ngx С05й + f)lE,co5 x- E,nE,5iv %co5u E,,Eo Sin X-EonEn viS ngx С05й + f) lE, co5 x- E, nE, 5iv% co5u E ,,

ше X - азимут СВЧ-ьолны;She X is the azimuth of the microwave;

fi эллиптичность СВЧ-волны; оп loM компонент амплитудыfi ellipticity of the microwave; op loM amplitude component

. СВЧ-волны, прощедщей через опорный и измерительный каналы интерферометра; U - разность фаз компонент Е р, и. Microwave waves, passing through the reference and measuring channels of the interferometer; U is the phase difference component of E p and

. .

При равенстве амплитуд Е и азимут СВЧ-волны не мен етс  при изменении Д и остаетс  посто нным и равным 45 . Введение в предлагаемое устройство третьего делител  10 и детектора 14, а также усилител  17 автоматической регулировки мощности и. аттенюатора 8, позвол ет обеспечить равенство alvшлитyд ортогональных составл ющих СВЧ-волны в опорном и измерительном каналах интерферометра и тем самым позво- л ет повысить точность измерений, так как в этом случае нет необходимости настраивать анализатор перед каждым измерением. Эллиптичность СВЧ-волны в случае f,,.;E определ  етс  след ющим выражениемWith equal amplitudes E and the azimuth of the microwave wave does not change with a change in D and remains constant and equal to 45. Introduction to the proposed device of the third divider 10 and detector 14, as well as the amplifier 17 automatic power control and. Attenuator 8, ensures the equality of the alignments of the orthogonal components of the microwave wave in the reference and measurement channels of the interferometer, and thereby improves the measurement accuracy, since in this case there is no need to adjust the analyzer before each measurement. The ellipticity of the microwave wave in the case of f ,,,; E is determined by the following expression

(3)(3)

Таким образом, измерив эллиптичность СВЧ-волны, можно определить величину фазового сдвига, величина которого св зана с диэлектрической проницаемостью материала. Эллиптичность определ етс  как отношение малой оси эллипса пол ризации к большой, т. е,чThus, by measuring the ellipticity of the microwave wave, one can determine the magnitude of the phase shift, the magnitude of which is related to the dielectric constant of the material. Ellipticity is defined as the ratio of the minor axis of the polarization ellipse to the major, i.e., h

. JMOKC гдеJ.,..., иЗ, - интенсивность сигна )й и большой по M .W мaкc лов, соответствующих малой. JMOKC where J.., ..., iZ, is the intensity of the signal and is large in M .W max.

луос м эллипса пол ризации.luos m ellipse polarization.

Регулиру  суммарную мощность СВЧ-волнRegulating the total power of microwave waves

таким образом, чтобы 3so that 3

MCIICCMCIICC

1 -I) 1 -I)

Я 3.I am 3.

Эти операции осуществл ютс  в предлагаемом устройстве с помощью первого детектора 12, усилител  16 автоматического регул тора мощности и аттенюатора 2.These operations are carried out in the proposed device with the aid of the first detector 12, the amplifier 16 of the automatic power controller and the attenuator 2.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  диэлектрических параметров материалов, содержащее генератор , два детектора излучени , пол ризационный интерферометр с пол ризатором, соединенным с двум  делител ми и анализатором излучени , вход которого соединен с выходомA device for measuring the dielectric parameters of materials, comprising a generator, two radiation detectors, a polarization interferometer with a polarizer connected to two dividers and a radiation analyzer, the input of which is connected to the output второго делител , отличающеес  тем.The second divider is different. Редактор Н. Яцола Заказ 2126/43Editor N. Yatsola Order 2126/43 Составитель Н. КриновCompiled by N. Krinov Техред Л.ОлейникКорректор А. Т скоTehred L.OliynykKorrektor A.T sko Тираж 728ПодписноеCirculation 728 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открьггий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5on affairs of inventions and otkryggy 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., d. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 263474263474 что, с целью увеличени  точности измерений, оно содержит два усилител  автоматической регулировки мощности, два управл емых аттенюатора, фазовращатель, третий детектор 5 излучени , третий делитель и индикатор, пр1тчем вход фазовращател  соединен с первым выходом первого делител , третий делитель установлен между одной клеммой дл  подключени  контролируемого образца и вторым делителем,that, in order to increase the measurement accuracy, it contains two automatic power control amplifiers, two controlled attenuators, a phase shifter, a third radiation detector 5, a third divider and an indicator, the input of the phase shifter is connected to the first output of the first divider, the third divider is installed between one terminal for connecting a test sample and a second divider, 10 второй вход которого через второй управл емый аттенюатор подключен к выходу фазовращател , а первый управл емый аттенюатор включен между генератором излучени  и пол ризационным интерферометром, выходы перво 5 го и второго усилителей автоматической регулировки мощности соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго аттенюаторов, а входы - с выходом первого и третьего детекторов соответственно, выход10 the second input of which is connected via the second controlled attenuator to the output of the phase shifter, and the first controlled attenuator is connected between the radiation generator and the polarization interferometer, the outputs of the first and second amplifiers of the automatic power control are connected respectively to the control inputs of the first and second attenuators, and inputs - with the output of the first and third detectors, respectively, output 2Q пол ризатора через первый делитель соединен с другой клеммой дл  подключени  нспьггуемогб образца, выход третьего делител  соединен с входом третьего детектора излучени , выход второго делител  соединен с входом анализа25 тора излучени , выходы которого соединены с входами первого и второго детекторов излу- чени , а выход последнего соединен с индикатором .2Q of the polarizer is connected via the first divider to another terminal for connecting the specimen sample, the output of the third divider is connected to the input of the third radiation detector, the output of the second divider is connected to the input of the radiation analyzer 25, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second radiation detectors, and the output the latter is connected to the indicator.