SU1539681A1 - Method of determining dielectric permeability and tangent of angle of looses of dielectric - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Сущность данного способа по сн етс  устройством, содержащим открытый резонатор (Р), образованный зеркалами 1 и 2. Подвижное зеркало 2 соединено с индикатором 3 перемещени . Р с помощью эл-та св зи 4 через разв зывающий ответвитель 5 рупорами 6 и 7 св зан с перестраиваемым по частоте г-ром 8 микроволнового излучени  и детектором 9, который подключен к индикатору 10 резонанса. В центр пол  Р помещаетс  образец 11 диэлектрика так, чтобы его плоскопараллельные поверхности были перпендикул рны оси Р. Перестраива  по частоте г-р 8 и одновременно измен   длину Р, наход т частоту возбуждени  Р, при которой в образце 11 укладываетс  целое число полуволн. Затем измер ют длину волны в Р. С помощью детектора 9 и индикатора 10 регистрируют ширину резонансной кривой Р, а индикатором 3 измер ют разницу между длинами Р, соответствующими уровн м половинной мощности на резонансной кривой Р. Эти же параметры измер ютс  и при отсутствии образца 11, после чего по заданным уравнени м определ ют параметры диэлектрика. 1 ил.This invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The essence of this method is explained by a device comprising an open resonator (P) formed by mirrors 1 and 2. A movable mirror 2 is connected to a displacement indicator 3. P via link 4 via decoupling coupler 5 through horns 6 and 7 is connected to frequency tunable microwave radiation 8 and detector 9, which is connected to resonance indicator 10. A dielectric sample 11 is placed in the center of the field P so that its plane-parallel surfaces are perpendicular to the axis P. Reconstructing the frequency r-p 8 and simultaneously changing the length P, find the excitation frequency P at which an integer half-wave is placed in the sample 11. The wavelength is then measured in P. The detector 9 and the indicator 10 register the width of the resonance curve P, and the indicator 3 measures the difference between the lengths P corresponding to the half-power levels on the resonance curve P. The same parameters are measured in the absence of a sample 11, after which the parameters of the dielectric are determined from the given equations. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к резонанс ным способам определени  параметров диэлектрика, и может быть использова- но дл  измерени  диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектриков в миллиметровом и субмил - лиметровом диапазонах длин волн.The invention relates to a measurement technique, in particular, to resonant methods for determining the parameters of a dielectric, and can be used to measure the dielectric constant and loss tangent of dielectrics in the millimeter and submilimeter wavelength ranges.

Цель изобретени  - повышение точ- ности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

На чертеже представлено устройство , с помощью которого можно реализо- вать способ определени  диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектрика.The drawing shows a device with which it is possible to implement a method for determining the dielectric constant and the loss tangent of the dielectric.

Устройство содержит открытый резонатор Фабри-Перо, образованный зеркалами 1, 2, одно из которых (зеркало 2) выполнено подвижным и соединено с .индикатором 3 перемещени . Резонатор посредством размещенного в нем элемента 4 св зи через разв зывающий ответвитель 5 рупорами 6, 7 св зан с перестраиваемым по частоте генерато- ром 8 микроволнового излучени  и детектором 9 соответственно. Выход детектора 9 подключен к сигнальному входу индикатора 10 резонанса-.The device contains an open Fabry-Perot resonator formed by mirrors 1, 2, one of which (mirror 2) is movable and connected to the displacement indicator 3. The resonator, by means of a coupling element 4 arranged therein, is connected via an uncoupling coupler 5 by horns 6, 7 to a frequency tunable microwave generator 8 and detector 9, respectively. The output of the detector 9 is connected to the signal input of the indicator 10 resonance-.

Способ реализуют следующим обра- The method is implemented as follows.

|ЗОМ.| ZOM.

Образец 11 помещают в центр акус- тики пол  открытого резонатора так, что его плоскопараллельные поверхности перпендикул рны оси резонатора.  Sample 11 is placed in the center of the acoustics field of an open resonator so that its plane-parallel surfaces are perpendicular to the axis of the resonator.

Перестраива  по частоте в миллиметровом диапазоне длин волн генератор 8 и одновременно измен   длину резонатора, наход т такую частоту возбуждени  резонатораv при которой перемещение образца 11 вдоль оси резонатора не приводит к регистрируемому индикатором 10 смещению резонансной кривой резонатора. Наблюдение резонансной кривой проводитс  в режиме с низкочастотным сканированием частоты генератора 8. Отсутствие смещени  резонансной частоты при перемещении образца 11 (при фиксированной длине резонатора)  вл етс  свидетельством того, что возбуждение резонатора осу- ществ,л ют на частате, при которой в образце 11 укладываетс  целое число полуволн. Затем любым известным способом измер ют длину волны в резона- торе. Измеренное значение ,448 ммTuning in frequency in the millimeter wavelength range of the generator 8 and simultaneously changing the length of the resonator, find such a frequency of the resonator excitation at which the movement of sample 11 along the axis of the resonator does not lead to a shift of the resonant resonator curve recorded by the indicator 10. The observation of the resonance curve is carried out in a mode with a low frequency scan of the frequency of the oscillator 8. The absence of a shift in the resonant frequency when the sample 11 is moved (at a fixed length of the resonator) is evidence that the excitation of the resonator is carried out on the part where integer half-wave. Then, the wavelength in the resonator is measured by any known method. Measured value, 448 mm

С помощью детектора 9 и индикатора 10 регистрируют ширину резонансной кривой резонатора, при этом дл Using the detector 9 and the indicator 10 register the width of the resonant curve of the resonator, while for

того, чтобы измерить число К полуволн , укладывающихс  в образце 11, измерение ширины резонансной кривой резонатора провод т дл  двух случаев: когда образец 11 установлен своими плоскопараллельными поверхност ми в минимумах пол  сто чей волны в резонаторе и когда он установлен в максимумах этого пол . Установив образец 11 в минимумах пол , что соответствует максимуму амплитуды сигнала на индикаторе 10 и минимуму ширины резонансной кривой, индикатором 3 измер ют разницу между длинами резонатора , соответствующими уровн м половинной мощности на резонансной кривой резонатора. Измеренные значени  Д11 и Д1г равны 16 и 40 мм соответственно. Не измен   частоты генератора 8, вынимают образец 11 из резонатора и зеркало 2 перемещают до возникновени  резонанса при оптической длине пути в резонаторе, равной оптической длине пути в резонаторе с образцом. С помощью индикатора 3 измер ют разницу лL длин резонатора с образцом и без него и разницу Д10 между длинами резонатора, соответствующими уровн м половинной мощности на резонансной кривой резонатора без образца . По измеренным значени м dL 3,888 мм, Л10 мм из уравненийIn order to measure the number K of half-waves laid out in sample 11, the width of the resonance curve of the resonator is measured for two cases: when sample 11 is set with its plane-parallel surfaces at the minima of the standing wave in the resonator and when it is set at the maxima of this field. By setting sample 11 to the floor minima, which corresponds to the maximum amplitude of the signal on the indicator 10 and the minimum width of the resonance curve, indicator 3 measures the difference between the lengths of the resonator corresponding to the half power levels on the resonant curve of the resonator. The measured values of D11 and D1g are 16 and 40 mm, respectively. Without changing the frequency of the generator 8, the sample 11 is removed from the resonator and the mirror 2 is moved until resonance occurs when the optical path length in the resonator is equal to the optical path length in the resonator with the sample. Using indicator 3, the difference LL of the resonator lengths with and without a sample and the difference D10 between the resonator lengths corresponding to the half-power levels on the resonant curve of the resonator without a sample are measured. According to the measured dL values of 3.888 mm, L10 mm from the equations

tgrf , b-;-ii«L-.tgrf, b -; - ii "L-.

-%V-k-; Ј - с. 2Л L .-tfi -% V-k-; Ј - s. 2L L.-Tfi

Claims (1)

определ ют параметры диэлектрика. Формула изобретени determine the parameters of the dielectric. Invention Formula Способ определени  диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектрика, заключающийс  в том, что возбуждают открытый резонатор с образцом диэлектрика, имеющим плоскопараллельные поверхности, установленным перпендикул рно оси открытого резонатора , и без образца диэлектрика и по изменению характеристик открытого резонатора при внесении в него образца диэлектрика определ ют диэлектрическую проницаемость и тангенс угла потерь образца диэлектрика, о т л и 5 1539681The method of determining the dielectric constant and loss tangent of a dielectric, which consists in exciting an open resonator with a dielectric sample having plane-parallel surfaces installed perpendicular to the axis of the open resonator and without changing the characteristics of the open resonator when the dielectric sample is introduced into it are dielectric constant and loss tangent of dielectric sample, about t l and 5 1539681 чающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерений, открытый резонатор с образцом диэлектрика due to the fact that, in order to increase the measurement accuracy, an open resonator with a dielectric sample возбуждают на частоте, ,прз которой в образце диэлектрика между его плоскопараллельными поверхност ми укладьгоа етс  целое число полуволн, в качестве измен емой характеристики открытого резонатора примен ют изменение его длины, а диэлектрическую проницаемость и тангенс угла потерь образца., диэлектрика определ ют из соотношенийexcitement at a frequency, in which a integer number of half-waves is placed in a sample of a dielectric between its plane-parallel surfaces, the change in its length is used as a variable characteristic of an open resonator, and the dielectric is determined from the ratios Ј - (1 2UL .-1/2Ј - (1 2UL.-1/2 кТ CT tg«f41 - Alatg "f41 - Ala 7d 7d 4L - разница длин открытого резонатора .с образцом диэлектрика и без него при одинаковой оптической длине пути в открытом резонаторе J- К - число полуволн, укладывающихс  в образце диэлектрика4L is the difference between the lengths of an open resonator. With a sample of a dielectric and without it, with the same optical path length in an open resonator, J-K is the number of half-waves placed in a sample of a dielectric. между его плоскопараллельными поверхност ми; Л - длина волны в открытом резонаторе;between its plane-parallel surfaces; L is the wavelength in the open resonator; 41,41о - разница между длинами открытого резонатора, соответствующими уровн ми половинной мощности и резонансной кривой открытого резонатора с образцом диэлектрика и без . него соответственно; 1; в случае, когда образец диэлектрика установлен его плоскопараллельными поверхност ми в минимумах пол  сто чей волны в открытом резонаторе; # - Ј , в случае, когда образец41.41 ° - the difference between the open cavity lengths, the corresponding half power levels and the resonance curve of the open resonator with and without a dielectric sample. him accordingly; one; in the case when the dielectric sample is mounted with its plane-parallel surfaces at the minima of a standing wave in an open resonator; # - Ј, in the case where the sample диэлектрика установлен егоdielectric is installed it плоскопараллельными поверхност ми в максимумах пол  сто чей волны в открытом резонаторе;plane-parallel surfaces at the maxima of a standing wave in an open resonator; 5d - толщина образца диэлектрика.5d is the thickness of the dielectric sample. Составитель Р.Кузнецова Редактор М.Ыиткина Техред М.Ходанич Корректор М.ШарошиCompiled by R.Kuznetsova Editor M.Iitkina Tehred M.Hodanich Corrector M.Sharoshi Заказ 215Order 215 Тираж 540Circulation 540 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5 ПодписноеSubscription