CN102508063B - 双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，涉及一种波导型材料吸波性能测试装置，一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，包括微波发生器、还包括：谐振耦合器、短路板、纵向探针、螺旋微调旋钮，其中，谐振耦合器由波导腔体、阻抗匹配器、金属隔板构成，所述的阻抗匹配器设置在波导腔体内部，金属隔板设置在与波导型驻波测量线相连接一端，在所述金属隔板上开有微波耦合孔；本发明在原波导型驻波测量线法测量仪的基础上增加了可移动短路端进行调谐和在短路端增加一探针可测知是否已经谐振，在谐振状态下进行测量，保证了测量的精确度，同时测量时降低了波导型驻波测量线自身的损耗，解决了对低损耗介质材料吸波性能的精确测量问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种波导型材料吸波性能测试装置，特别涉及一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪。
背景技术
吸波材料指能吸收，衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能耗散掉，或使电磁波因干涉而消失的一类材料，吸波材料最早用于军事目的，称为隐身材料。
随着科技的发展，对吸波材料的需求越发迫切，对吸波材料的研究日趋深入，开发出来的吸波材料的种类也繁多。
根据时间先后分，吸波材料可以分为传统型吸波材料和新型吸波材料。传统型吸波材料按微波衰减损耗机理可分为电阻型，电介质型和磁介质型；新型吸波材料分为纳米材料，手性材料，电路模拟吸波材料等。典型的传统型的吸波材料有铁氧化体吸波材料、金属粉末吸波材料和多晶体铁纤维吸波材料等等；新型吸波材料主要是指纳米吸波材料。
根据使用形式分有：涂料型吸波材料、贴片型吸波材料、泡沫型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料(层板型和夹层型)等；根据工作原理分有：复磁导率和复介电常数基本相等的吸收材料、四分之一波长谐振吸波材料、阻抗渐变吸波材料、衰减表面电流的薄层吸收材料。
材料的吸波本质就是介质材料与交变电磁场(电磁波)相互作用而使电磁能发生转化的过程。电磁波与介质(常规粗晶材料)相互作用的重要参数是电阻率ρ，复介电常数ε，复磁导率μ和介质损耗角正切tanδ。吸波材料的吸收电磁波的基本原理是减少电磁波在材料表面的反射和散射及在材料内部的无损耗透射，最大限度地使电磁能在材料内部损耗，转变为材料的内能。
最具有发展前景的吸波材料吸应具备既有极好的吸波特性，同时具有宽频带，兼容性好，质量轻，厚度薄等特点。吸波材料性能的最重要指标之一就是材料对电磁波的吸收率，而影响材料吸波性能的重要电磁参数主要有电阻率ρ，复介电常数ε，复磁导率μ和介质损耗角正切tanδ。如何测量相关的电磁参数对于测试材料的吸波性能是非常重要的。
波导型驻波测量线就是利用波导管作为电磁波的定向传输线来测量某种材料复介电系数的方法，也就是从电磁波与物质的相互作用原理出发，借助于入射波与介质末端金属面的反射波在介质前面的空间形成驻波，通过测量这个驻波场，即测得波导波长和驻波比，就可间接测得材料的电介质性能和吸波性能。波导型驻波测量线是一种最基本的微波测量仪器之一，广泛用于单端口和双端口网络的驻波比、波长及其阻抗等参数的测量，有微波万用表之称。
但在测量过程中会遇到如下的问题：
1、由于波导型驻波测量线的开槽离开被检测材料样品表面有一定距离，无法直接测得样品表面到驻波第一个波节的距离，只能间接测量这一距离，使得测量和理论计算过程较复杂；
2、对于低损耗材料的测量，驻波比的值较小，这种情况下波导和同轴线壁的损耗、样品和探针间的损耗、放样品段波导壁的损耗都不能忽略，为保证测量的精确度最好的办法就是在谐振的状态下进行测量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，在原波导型驻波测量线法测量仪的基础上增加可移动短路端并在短路端增加一探针测知是否发生谐振，以达到在谐振状态下进行测量，确保测量精确度，降低波导型驻波测量线自身损耗，提高低损耗介质材料吸波性能的准确测量的目的。
本发明的技术方案是这样实现的：一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，包括微波发生器、隔离器、定向耦合器、可变衰减器和波导型驻波测量线，其中，所述波导型驻波测量线内设置有横向探针，此外，还包括：谐振耦合器、短路端金属板、纵向探针、螺旋微调旋钮，其中，谐振耦合器由波导腔体、阻抗匹配器和金属隔离板构成，所述的阻抗匹配器设置在波导腔体内部，金属隔离板设置在与波导型驻波测量线相连接一端，在所述金属隔板上开有微波耦合孔；
所述的双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪其连接关系如下：微波发生器的输出端连接第一隔离器的输入端，第一隔离器的输出端连接定向耦合器的输入端，定向耦合器的输出端连接第二隔离器的输入端，第二隔离器的输出端连接可变衰减器的输入端，可变衰减器的输出端连接谐振耦合器，谐振耦合器的波导腔体内设有金属隔离板的一端连接波导型驻波测量线，所述的金属隔离板与波导型驻波测量线所在一侧形成的腔体为谐振波导腔，在所述谐振波导腔内设置有短路端金属板，在所述的短路端金属板上的中央区域设有微孔，纵向探针一端穿过所述的微孔，并略探出短路端金属板一侧表面，在所述的短路端金属板一侧表面涂有待测样品材料，所述的纵向探针另一端与波导腔外侧指示器连接，在短路端金属板另一侧设置有螺旋微调旋钮，所述的螺旋微调旋钮与谐振波导腔外壁固定并一部分探出波导管外，所述短路端金属板在所述螺旋微调旋钮的调节下，在谐振波导腔内部纵向平行移动；
所述的短路端金属板的表面镀有银或铜。
本发明优点：本发明双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，在单探针波导型驻波测量仪的基础上增加了可移动短路端进行调谐和在短路端增加一探针可测知是否已经谐振，在谐振状态下进行测量，保证了测量的精确度，同时测量时降低了测量线自身的损耗，解决了对低损耗介质材料吸波性能的精确测量问题。
附图说明
图1为本发明双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪原理图；
图中，1、微波发生器2、第一隔离器3、第二隔离器4、定向耦合器5、空腔波长计6、第一指示器7、可变衰减器8、谐振耦合器9、阻抗匹配器10、金属隔离板11、波导型驻波测量线12、第二指示器13、短路端金属板14、纵向探针15、螺旋微调旋钮16、第三指示器17、待测样品材料。
具体实施方式
本实施例一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，包括微波发生器1、第一隔离器2、定向耦合器4、第二隔离器3、可变衰减器7、波导型驻波测量线11此外，还包括：谐振耦合器8、短路端金属板13、纵向探针14、螺旋微调旋钮15，其中，谐振耦合器8由波导腔体、阻抗匹配器9、金属隔离板10构成，所述的阻抗匹配器9设置在波导腔体内部，金属隔离板10设置在与波导型驻波测量线11相连接一端，在所述金属隔离板10上开有微波耦合孔；
所述的双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪其连接关系如下：微波发生器1的输出端连接第一隔离器2的输入端，第一隔离器2的输出端连接定向耦合器4的输入端，定向耦合器4的输出端连接第二隔离器3的输入端，第二隔离器3的输出端连接可变衰减器7的输入端，可变衰减器7的输出端连接谐振耦合器8，谐振耦合器8内设有金属隔离板10的一端连接波导型驻波测量线11，所述的金属隔离板10与波导型驻波测量线11所在的一侧形成的腔体为谐振波导腔，在所述谐振波导腔内设置有短路端金属板13，在所述的短路端金属板13上的中央区域设有微孔，纵向探针14一端穿过所述的微孔，并探出短路端金属板13一侧表面0.5mm，在所述的短路端金属板13一侧表面涂有待测样品材料，所述的纵向探针14另一端与指示器连接，在短路端金属板13另一侧设置有螺旋微调旋钮15，所述的螺旋微调旋钮15与谐振波导腔外壁固定并一部分探出波导管外，所述短路端金属板13在所述螺旋微调旋钮15的调节下，可在谐振波导腔内部纵向平行移动。
采用本实施例中的双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，测试纳米四氧化三铁粉体材料的吸波性能的过程为：首先将纳米四氧化三铁粉体涂在短路端金属板13的一侧表面17处，调节微波发生器1发出微波，所述的微波在波导管内传播，通过波导管内的第一隔离器2使所述微波单向传输进入定向耦合器4，通过定向耦合器4的空腔波长计5探测所述微波的波长，由第一指示器6显示所测得的微波波长，所述微波进入第二隔离器3，传输给可变衰减器7，如果所述微波的强度大于或小于驻波型波导测量线11的测量范围，可变衰减器8将对所述微波强度进行调节，使所述微波的强度满足波导型驻波测量线11的量程要求，经过调节的微波射入纳米四氧化三铁表面，调节短路端金属板13的位置，使谐振波导腔内形成谐振，利用纵向探针14探测谐振波导腔内微波，当波强达到极小值(接近为零)且稳定时为达到谐振状态，在谐振状态下通过波导型驻波测量线11来测量谐振波导腔内样品前面形成的驻波场，通过对波强的最大值和最小值及其所在位置的测量，测得波导波长和驻波比；利用波导型驻波测量线理论公式计算所测量纳米四氧化三铁的吸波性能参数。
Claims (2)
1.一种双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，包括微波发生器、隔离器、定向耦合器、可变衰减器和波导型驻波测量线，其中所述波导型驻波测量线内设置有横向探针，其特征在于：还包括谐振耦合器、短路端金属板、纵向探针、螺旋微调旋钮，其中，谐振耦合器由波导腔体、阻抗匹配器和金属隔离板构成，所述的阻抗匹配器设置在波导腔体内部，金属隔离板设置在与波导型驻波测量线相连接一端，在所述金属隔离板上开有微波耦合孔；
所述测试仪各部件连接关系如下：微波发生器的输出端连接第一隔离器的输入端，第一隔离器的输出端连接定向耦合器的输入端，定向耦合器的输出端连接第二隔离器的输入端，第二隔离器的输出端连接可变衰减器的输入端，可变衰减器的输出端连接谐振耦合器，谐振耦合器的波导腔体内设有金属隔离板的一端连接波导型驻波测量线，所述的金属隔离板与波导型驻波测量线所在一侧形成的腔体为谐振波导腔，在所述谐振波导腔内设置有短路端金属板，在所述的短路端金属板上的中央区域设有微孔，纵向探针一端穿过所述的微孔，并略探出短路端金属板一侧表面，在所述的短路端金属板一侧表面涂有待测样品材料，所述的纵向探针另一端与谐振波导腔外侧指示器连接，在短路端金属板另一侧设置有螺旋微调旋钮，所述的螺旋微调旋钮与谐振波导腔外壁固定并一部分探出波导腔外，所述短路端金属板在所述螺旋微调旋钮的调节下，在谐振波导腔内部纵向平行移动。
2.根据权利要求1所述的双探针谐振波导型材料吸波性能测试仪，其特征在于：所述的短路端金属板的表面镀有银或铜。
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