CN102778609A - 一种测量介电常数的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种测量介电常数的设备，该设备包括顶部开口以放置被测介质的腔体和位于该腔体内部的用于发射电磁波的同轴线，腔体的底部的长度大于0.5倍波长，且腔体的顶部的长度小于0.1倍波长，该波长为同轴线发射的电磁波的波长，腔体的底部的宽度和顶部的宽度小于腔体的底部的长度，使得在腔体的出口处形成倏逝波，并利用不同介电常数的被测材料对倏逝波的电场分量的影响，通过测量腔体内电磁波的变化，反推出被测材料各个方向的介电常数，从而对各向异性的材料的不同方向的介电常数都有准确的测量。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种测量介电常数的设备，特别是涉及一种测量各向异性材料介电常数的设备。
【背景技术】
材料介电常数是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子，通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数之比)来表示材料与微波的耦合能力，损耗正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强。
测量材料的介电常数的方法和设备很多，但是都只能测量各向同性材料的介电常数，不能测量各向异性的材料的介电常数。也即，现有技术中的测量材料的介电常数的方法和设备大多只能测量各个方向上介电常数均相同的材料的介电常数，而不能实现对各个方向上介电常数不相同的材料的介电常数进行测量。
现有技术中提供的设备测量只能测量各向同性的材料的介电常数，而各向异性的材料的介电常数的测量是个难题，现有技术不能测量各向异性的材料的介电常数。
【发明内容】
本发明实施例提供一种测量介电常数的设备，解决了现有技术不能对各向异性的材料的不同方向的介电常数都有准确的测量的问题。
一种测量介电常数的设备，该设备包括顶部开口以放置被测介质的腔体和位于该腔体内部的用于发射电磁波的同轴线，其中腔体的底部的长度大于0.5倍波长，该波长为同轴线发射的电磁波的波长，且该腔体的顶部的长度小于等于0.1倍波长，腔体的底部的宽度和顶部的宽度小于该腔体的底部的长度。
在本发明实施例中，通过对腔体的设计，使得在腔体的出口处形成倏逝波，并利用不同介电常数的被测材料对倏逝波的电场分量的影响，通过测量腔体内电磁波的变化，反推出被测材料各个方向的介电常数，从而对各向异性的材料的不同方向的介电常数都有准确的测量。
【附图说明】
图1是本发明实施例一测量介电常数的设备的结构示意图；
图2是本发明实施例一测量介电常数的设备的正视图；
图3是本发明实施例二测量介电常数的设备的结构示意图；
图4是本发明实施例二测量介电常数的设备的正视图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1，图2，本发明实施例一种测量介电常数的设备第一实施例包括：
如图1所示，本实施例中的测量介电常数的设备包括顶部开口以放置被测介质的腔体11，以及位于腔体11内部的用于发射电磁波的同轴线12，如图2所示，其中，腔体11的底部的长度a大于0.5倍波长，且腔体11的顶部的长度a1小于0.1倍波长，腔体11的底部的宽度b和顶部的宽度b1小于腔体11的底部的长度a，本实施例中的波长是指同轴线12发射的电磁波的波长；
本实施例中同轴线12的同轴线芯13离腔体11的底部得距离是0.25倍波长；同轴线12是悬空在腔体11内的，与腔体11的背侧面不连接；
因为腔体11的底部的长度a大于0.5倍波长，且腔体11的顶部的长度a1小于0.1倍波长，所以在腔体11内传播的电磁波能够在出口处，即腔体11得顶部截止，并且截止的电磁波会在出口处形成倏逝波，其电场分量都指向同一方向，如图1中箭头所示；
将被测材料14放到腔体11出口处的倏逝波场内，利用不同介电常数的被测材料对倏逝波的电场分量的影响，进而影响从出口处反射回的电磁波，从而导致腔体11内的电磁场分布发生变化，所以通过测量腔体11内电磁场的变化，就能反推出被测材料某个方向的介电常数。
在本实施例中，通过对腔体的设计，使得在腔体的出口处形成倏逝波，并利用不同介电常数的被测材料对倏逝波的电场分量的影响，通过测量腔体内电磁场的变化，反推出被测材料一个方向的介电常数，通过多次移动被测材料的方向，进而实现对不同方向上的被测材料的介电常数的测量，从而对各向异性的材料的不同方向的介电常数都有准确的测量。
请参阅图3，图4，本发明实施例一种测量介电常数的设备第二实施例包括：
本实施例中的测量介电常数的设备包括腔体21，其中，腔体21的底部的长度a大于0.5倍波长，且腔体21的顶部的长度a1小于或者等于0.1倍波长，腔体21的底部的宽度b和顶部的宽度b1小于腔体21的底部的长度a；
本实施例中的设备还包括设置在腔体内21的同轴线22，如图2所示，同轴线22的同轴线芯23离腔体21的底部得距离是0.25倍波长；同轴线22是悬空在腔体21内的，与腔体21的背侧面不连接；
本实施例中的波长是指同轴线12发射的电磁波的波长；
进一步的，腔体21的底部的宽度b和顶部的宽度b1小于0.1倍波长，或者无限趋近于0；
进一步的，腔体21的底部的宽度b大于等于顶部的宽度b1；
进一步的，同轴线22的外层金属连接到腔体21的壁上；
进一步的，同轴线22用于发射电磁波；
进一步的，可以利用本同轴线22测量同轴线22所在位置的电磁波强度和相位；也可以设置另外的同轴线测量腔体21内某位置的电磁波强度和相位；也可以使用其他方法测量腔体21内某位置的电磁波强度和相位；此处不做限制；
因为腔体21的底部的长度a大于0.5倍波长，且腔体21的顶部的长度a1小于0.1倍波长，所以在腔体21内传播的电磁波能够在出口处，即腔体21得顶部截止，并且截止的电磁波会在出口处形成倏逝波，其电场分量都指向同一方向，如图2中箭头所示；
将被测材料24放到腔体21出口处的倏逝波波场内，利用不同介电常数的被测材料对倏逝波的电场分量的影响，进而影响从出口处反射回的电磁波，从而导致腔体21内的电磁场分布发生变化，所以通过测量腔体21内电磁波的变化，就能反推出该被测材料某个方向的介电常数；如果要测量该材料另个方向的介电常数，则移动该材料到要测量的方向，再测量腔体21内电磁波的变化，进而反推出该被测材料在该方向的介电常数。通过多次移动被测材料的方向，进而实现对不同方向上的被测材料的介电常数的测量，从而实现对各向异性的材料的不同方向的介电常数都有准确的测量；
在本实施例中，通过对腔体的设计，使得在腔体的出口处形成倏逝波，并利用不同介电常数的被测材料对倏逝波的电场分量的影响，通过测量腔体内电磁波的变化，反推出被测材料各个方向的介电常数，从而对各向异性的材料的不同方向的介电常数都有准确的测量。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种测量介电常数的设备，其特征在于，所述设备包括顶部开口以放置被测介质的腔体和插入述腔体内部的用于发射电磁波的同轴线，所述腔体的底部的长度大于0.5倍波长，所述波长为同轴线发射的电磁波的波长，且腔体的顶部的长度小于等于0.1倍波长，所述腔体的底部的宽度和顶部的宽度小于所述腔体的底部的长度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔体的顶部的出口处能产生倏逝波。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述倏逝波的电场分量指向同一方向。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔体的底部的宽度和顶部的宽度小于0.1倍波长。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔体的底部的宽度和顶部的宽度无限趋近于0。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述腔体的底部的宽度大于顶部的宽度。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述同轴线包括有同轴线芯，所述同轴线芯离所述腔体的底部得距离为0.25倍波长。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述同轴线用于测量本同轴线所在位置的电磁波强度。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述同轴线还用于测量本同轴线所在位置的相位。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备可以包括另一同轴线，所述另一同轴线用于测量该同轴线所在位置的电磁波的相位或强度。
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