CN108562798A - 一种测量大损耗材料介电常数的方法 - Google Patents
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Abstract
一种测量大损耗材料介电常数的方法，涉及大损耗材料介电常数的测量领域，为了解决采用圆柱形谐振腔微扰法只能对低介电常数和低损耗材料进行测量的问题。该方法包括：配制定标管，配制待测样品管，测量待测样品管内溶液的温度，升序测量，降序测量，修正环境温度的影响，确定谐振腔定标方程，计算待测盐溶液的介电常数。该发明适用于测量大损耗材料的介电常数。
Description
技术领域
本发明涉及大损耗材料介电常数的测量领域。
背景技术
在微波波段，采用圆柱形谐振腔微扰法测量材料的介电常数具有相对较高的测量精确度。上个世纪七十年代，前人在测量盐水溶液的介电常数时，采用了工作于TM010模式的圆柱形谐振腔。由于这种谐振腔样品是放在电场的最大处，为了满足微扰条件(材料的电容率只与谐振腔的频率改变有关，电导率只与谐振腔的品质因数改变有关)，沿着圆柱形谐振腔的轴向位置插入的装有待测样品的石英管就非常细。因此，以TM010模式振荡的圆柱形谐振腔不能研究高介电常数和大损耗的材料。另外，采用TM010模式的圆柱形谐振腔测量材料介电常数，需要加工非常细的圆棒样品，而且样品直径的加工精度的要求非常高(0.01～0.02mm)，这对于测量土壤和岩石等直径较粗的样品来说就非常困难。
通常，利用TE011模振荡的圆柱谐振腔能采用直径大得多的圆棒样品和研究具有比较大损耗(相应介质损耗角正切tanδ＜1)的材料，而不会非常严重地破坏微扰条件，这是由于该波模谐振腔在中心处的电场是零。但在大损耗(相应tanδ＞1)材料的情况下，引入样品时，电场和磁场的畸变将显现出来，微扰条件将不再满足，谐振腔的频率改变不仅与材料的电容率有关，而且还与材料的电导率有关。所以，微扰法都只用于低介电常数和低损耗材料的测量。
发明内容
本发明的目的是为了解决采用圆柱形谐振腔微扰法只能对低介电常数和低损耗材料进行测量的问题，从而提供一种测量大损耗材料介电常数的方法。
本发明所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，该方法基于一种谐振腔系统实现，该谐振腔系统包括TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1、石英管套筒2、石英管3、激励矩形直波导4、终端波导负载5、输入波导同轴转换器6、输出SMA法兰7和固定支架8；
石英管套筒2插入TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的中央，石英管3紧密套在石英管套筒2内，激励矩形直波导4的窄壁与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1通过固定支架8固定连接，激励矩形直波导4与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1之间设有2个中心对称的耦合孔9，激励矩形直波导4通过耦合孔9向TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1耦合能量，激励矩形直波导4的一端与终端波导负载5固定连接，激励矩形直波导4的另一端与输入波导同轴转换器6固定连接，输出SMA法兰7固定在TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1侧壁的通孔处，输出SMA法兰7的腔内末端设置有小圆环7-1，小圆环7-1与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的横截面平行，用于与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内部的磁场耦合；
输出SMA法兰7与数字测量系统的输入端连接，输入波导同轴转换器6的同轴输入端6-1与数字测量系统的输出端连接；
该方法包括以下步骤：
步骤一、配制定标管：
采用已知介电常数的NaCl水溶液作为标准溶液，选用n种盐度的NaCl水溶液，并计算相应的介电常数，将n种盐度的标准溶液分别装入n个石英管中，作为定标管；n为大于2的正整数；
步骤二、配制待测样品管：
采用蒸馏水和待测盐配制要求盐度的待测盐溶液，并分别装入n个石英管中，作为待测样品管；
n个待测样品管内溶液的盐度与n个定标管内溶液的盐度一一对应；定标管内溶液的盐度与相应待测样品管内溶液的盐度相当；
步骤三、测量待测样品管内溶液的温度；
步骤四、升序测量：将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内，进行盐度递增顺序的升序测量；
步骤五、降序测量：将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内，进行盐度递减顺序的降序测量；
步骤六：修正环境温度的影响：将步骤四的升序测量和步骤五的降序测量所得到的同一定标管和同一待测样品管的谐振曲线进行平均，作为该定标管溶液或待测样品管溶液的最终谐振曲线；
步骤七：确定谐振腔定标方程：
根据数字测量系统得到的最终谐振曲线确定比值x，x＝△f0/△Q0，△f0为频率偏移量，△Q0为品质因数偏移量，n个定标管对应n个x，以定标管对应的x作为变量拟合谐振腔的定标方程：ε′r＝f1(x)和ε″r＝f2(x)，ε′r和ε″r分别为介电常数的实部和虚部；
步骤八：计算待测盐溶液的介电常数：
将n个待测样品管对应的n个x分别代入谐振腔的定标方程，得到n个待测盐溶液的介电常数值。
优选的是，TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1包括腔体1-1、上盖1-2和下盖1-3；
腔体1-1和上盖1-2、下盖1-3之间均通过螺钉固定安装。
优选的是，石英管套筒2通过上盖1-2中心的通孔1-2-1插入腔体1-1，石英管套筒2的顶端固定在通孔1-2-1内，石英管套筒2的底端嵌固在下盖1-3中心的凹槽1-3-1内。
优选的是，TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的内径a与高度d满足a/d＝1.414～1.82。
优选的是，TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的材料体积与腔体的体积比小于等于1‰。
优选的是，激励矩形直波导4的一端通过法兰用螺钉与终端波导负载5固定连接，激励矩形直波导4的另一端通过法兰用螺钉与输入波导同轴转换器6固定连接。
优选的是，数字测量系统包括锁相扫频信号源、对数放大检波器、A/D转换器、单片机控制器和计算机；
锁相扫频信号源的输出端与输入波导同轴转换器6的同轴输入端6-1连接，输出SMA法兰7与对数放大检波器的输入端连接，对数放大检波器的输出端与A/D转换器的模拟信号输入端连接，A/D转换器的数字信号输出端与单片机控制器的数字信号输入端连接，单片机控制器的采集控制信号输出端与A/D转换器的采集控制信号输入端连接，单片机控制器的频率控制信号输出端与锁相扫频信号源的频率控制信号输入端连接，单片机控制器的RS232接口与计算机的RS232接口连接。
优选的是，步骤七中ε′r＝f1(x)和ε″r＝f2(x)具体为：
其中A1、A2、A3、A4、t1、t2均为定标参数。
优选的是，还包括采用可调衰减器置换谐振腔系统，将数字测量系统显示的功率输出量标定为以dB为单位的步骤。
采用TE011模式振荡的圆柱形谐振腔，有利于大损耗较粗样品在中心轴处插入时不会特别严重破坏电场的微扰条件，石英管套筒的设置，有利于石英管插入到谐振腔中，有利于降低石英管自身对测量的干扰，确保待测样品的中心轴与圆柱形谐振腔的中心轴重合。石英管紧密套在石英管套筒内，石英管的外径与石英管套筒的内径配合加工，有利于确保石英管在每次测量时能够沿套筒顺利地插入而不会产生太大的间隙。激励矩形直波导的窄壁与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔通过固定支架固定连接，有利于激励矩形直波导窄壁处的磁场通过2个耦合孔在圆柱形谐振腔内激励出TE011波模，而不会产生其他无用波模和电磁波向外泄漏。
本发明中采用已知介电常数的NaCl水溶液作为标准溶液，采用定标管溶液与待测样品管溶液的盐度相近的原则，交替地进行标定管和待测样品管的标定性测量方法，有利于确保定标和测量环境温度的一致性，有利于消除谐振腔、石英管套筒和石英管在不同环境温度下所带来的系统误差的干扰。采用盐度升序和降序的测量方法，并取每个石英管两次测量的平均值，可以消除由于环境温度的微小定向漂移变化对系统和样品溶液等带来的测量误差。采用频率偏移量除以品质因数偏移量的商作为谐振腔拟合定标方程的自变量，可以正确反映出高损耗材料介电常数的实部或虚部与谐振腔的频率改变和品质因数改变同时相关的这一客观事实。
通过本发明的一种测量大损耗材料介电常数的方法可以实现谐振腔微扰的大损耗材料介电常数的快速而准确的测量。本发明不仅可以用于测量较大损耗(相应tanδ＜1)的材料，而且还可以测量大损耗(相应10＞tanδ≥1)材料的介电常数，从而拓展了微扰法测量介电常数的材料范围。
附图说明
图1是具体实施方式一和二中的谐振腔系统的纵向剖视图；
图2是具体实施方式一中的固定支架的立体结构示意图；
图3是具体实施方式六中的数字测量系统的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，该方法基于一种谐振腔系统实现，该谐振腔系统包括TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1、石英管套筒2、石英管3、激励矩形直波导4、终端波导负载5、输入波导同轴转换器6、输出SMA法兰7和固定支架8；
石英管套筒2插入TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的中央，石英管3紧密套在石英管套筒2内，激励矩形直波导4的窄壁与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1通过固定支架8固定连接，并采用螺丝8-1紧固，激励矩形直波导4与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1之间设有2个中心对称的耦合孔9，激励矩形直波导4通过耦合孔9向TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1耦合能量，激励矩形直波导4的一端与终端波导负载5固定连接，激励矩形直波导4的另一端与输入波导同轴转换器6固定连接，输出SMA法兰7固定在TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1侧壁的通孔处，输出SMA法兰7的腔内末端设置有小圆环7-1，小圆环7-1与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的横截面平行，用于与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内部的磁场耦合；
输出SMA法兰7与数字测量系统的输入端连接，输入波导同轴转换器6的同轴输入端6-1与数字测量系统的输出端连接；
该方法包括以下步骤：
步骤一、配制定标管：
采用已知介电常数的NaCl水溶液作为标准溶液对谐振腔系统进行标定。选用21种盐度(S＝0，5，10，15，20，25，30，35，40，50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160)的NaCl水溶液，并计算相应的介电常数，将21种盐度的标准溶液分别装入21个石英管中，作为定标管；
步骤二、配制待测样品管：
采用蒸馏水和待测盐配制要求盐度的待测盐溶液，并分别装入n个石英管中，作为待测样品管；
n个待测样品管内溶液的盐度与n个定标管内溶液的盐度一一对应；定标管内溶液的盐度与相应待测样品管内溶液的盐度相当；
步骤三、测量待测样品管内溶液的温度；
为了减小大气温度与待测盐溶液温度二者之间温度测量的差异，将一个高精度水银温度计插入一个盛有蒸馏水的石英管内对蒸馏水的物理温度进行测量，以此来代表定标管和待测样品管内溶液的物理温度；采用高精度水银温度计插入管内蒸馏水测量环境温度的办法，可以接近被测样品的真实温度值。
步骤四、升序测量：将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内，进行盐度递增顺序的升序测量；
根据定标管和待测样品管盐度内溶液相近的原则，将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内，进行盐度递增顺序的升序测量，即：空管→定标管(盐度S1＜S2)→待测样品管(盐度接近S1)→定标管(盐度S2＜S3)→待测样品管(盐度接近S2)→……→定标管(盐度Sn-1＜Sn)→待测样品管(盐度接近Sn-1)→定标管(盐度Sn)→待测样品管(盐度接近Sn)→空管；
步骤五、降序测量：为了消除环境温度缓慢的定向变化带来的影响，在每组样品均测量完毕后，紧接着还需要采用溶液的盐度递减的顺序进行降序测量：将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1内，进行盐度递减顺序的降序测量，即：空管→待测定标管(盐度Sn＞Sn-1)→样品管(盐度接近Sn)→待测定标管(盐度Sn-1＞Sn-2)→样品管(盐度接近Sn-1)→……→待测定标管(盐度S2＞S1)→样品管(盐度接近S2)→待测定标管(盐度S1)→样品管(盐度接近S1)→空管；
步骤六：修正环境温度的影响：将步骤四的升序测量和步骤五的降序测量所得到的同一定标管和同一待测样品管的谐振曲线进行平均，作为该定标管溶液或待测样品管溶液的最终谐振曲线；
步骤七：确定谐振腔定标方程：
由于大损耗材料插入到谐振腔内，其腔内电场和磁场会发生显著的畸变，此时大损耗材料介电常数实部或虚部与谐振腔的频率改变和品质因数的改变同时相关。因此，本实施方式同时兼顾了谐振腔的频率和品质因数的改变，采用x＝△f0/△Q0作为变量(△f0为频率偏移量，△Q0为品质因数偏移量)对谐振腔进行拟合定标，获取谐振腔的定标方程：ε′r＝f1(x)和ε″r＝f2(x)；ε′r和ε″r分别为介电常数的实部和虚部，所述方程为其中A1、A2、A3、A4、t1、t2都是具体定标参数，且与所处的定标环境温度有关，根据由定标管得到的x值拟合上述方程。
数字测量系统输出由dB功率衰减显示的谐振曲线，通过谐振曲线可以获得谐振频率f0和半功率点(3dB点)的频率值，再通过半功率点(3dB点)的频率值和谐振频率获取谐振曲线的品质因数Q0值，f0和Q0再分别与空管时的谐振曲线的谐振频率和品质因数作差，最终获得△f0和△Q0。
步骤八：计算待测盐溶液的介电常数：
将n个待测样品管对应的n个x分别代入谐振腔的定标方程，得到与定标方程处于同一温度下的n个待测盐溶液的介电常数值。
通过上述具体的实施方式，通过中心轴线处带有石英管套筒和石英管的TE011模式振荡的圆柱形谐振腔的设计，并采用相应的定标性测量方法，采用频率偏移量除以品质因数偏移量的商作为谐振腔定标方程的自变量，实现了大损耗材料介电常数的测量。该谐振腔系统，不仅可以测量较大损耗(相应tanδ＜1)的材料，而且还可以测量大损耗(相应10＞tanδ≥1)材料的介电常数，从而拓展了微扰法测量介电常数的材料范围。实现了谐振腔微扰的大损耗材料介电常数的快速(单个样品测量时间为20秒)而准确(介电常数实部的测量精度为0.41％，虚部的测量精度为2.9％)测量。同轴匹配负载通过同轴耦合端5-1与终端波导负载5连接。
具体实施方式二：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法作进一步说明，本实施方式中，TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1包括腔体1-1、上盖1-2和下盖1-3，腔体1-1和上盖1-2、下盖1-3之间均通过螺钉固定安装。
TE011模式振荡的圆柱形谐振腔的上、下盖结构的设计，有利于腔体的加工与制作，有利于石英管套筒2的安装与固定。输出SMA法兰7的末端设置的小圆环所在的平面与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的上盖1-2和下盖1-3盖所在的平面平行，这种设计可以使圆柱形谐振腔内磁场通过输出SMA法兰将电磁波耦合出来。
腔体1-1、上盖1-2和下盖1-3都用合金铝加工而成。石英管套筒2是一根较粗的低损耗石英玻璃管。石英管3也用低损耗的石英玻璃材料制成，石英管3的外径应与石英管套筒2的内径配合加工。
腔体1-1、上盖1-2和下盖1-3的内表面采用精细打磨、抛光和镀银方法来减少表面电阻。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法作进一步说明，本实施方式中，石英管套筒2通过上盖1-2中心的通孔1-2-1插入腔体1-1，石英管套筒2的顶端固定在通孔1-2-1内，石英管套筒2的底端嵌固在下盖1-3中心的凹槽1-3-1内。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法作进一步说明，本实施方式中，TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的内径a与高度d满足a/d＝1.414～1.82。TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1的材料体积与腔体的体积比小于等于1‰。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法作进一步说明，本实施方式中，激励矩形直波导4的一端通过法兰用螺钉与终端波导负载5固定连接，激励矩形直波导4的另一端通过法兰用螺钉与输入波导同轴转换器6固定连接。
通过螺钉连接可以方便灵活地将TE011模式振荡的圆柱形谐振腔与外电路的连接方式进行转换，即可以将传输型连接方式转换成反应型连接方式。
具体实施方式六：结合图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法作进一步说明，本实施方式中，数字测量系统包括锁相扫频信号源、对数放大检波器、A/D转换器、单片机控制器和计算机；
锁相扫频信号源的输出端与输入波导同轴转换器6的同轴输入端6-1连接，输出SMA法兰7与对数放大检波器的输入端连接，对数放大检波器的输出端与A/D转换器的模拟信号输入端连接，A/D转换器的数字信号输出端与单片机控制器的数字信号输入端连接，单片机控制器的采集控制信号输出端与A/D转换器的采集控制信号输入端连接，单片机控制器的频率控制信号输出端与锁相扫频信号源的频率控制信号输入端连接，单片机控制器的RS232接口与计算机的RS232接口连接。
锁相扫频信号源采用温补晶振作为参考源，同轴介质做压控振荡器，采用分频锁相和深度饱和输出的技术，实现高频率稳定度和高功率稳定度的输出信号源，其输出功率稳定度为≤-0.05dB/℃，频率稳定时间为≤10ms。对数放大检波器对TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1输出信号检波后再进行对数放大，对数放大检波器的输入线性动态范围为-45～0dBmW，从而确保了检波器的输出信号在线性检测范围内。
为了能够在计算机上直接读出以dB为单位的功率输出量，利用一个30dB的可调精密衰减器来置换TE011模式振荡的圆柱形谐振腔1进行标定，通过在－15～－55dB衰减范围内数据的回归，其定标方程的线性度为0.99997。其中功率输出量以dB为单位。
A/D转换器将输入的模拟信号量转换成数字量，从而能够使输出的功率量可以被计算机控制、采集、记录和显示，方便数据处理。本实施方式采用AD7705器件作为16bitA/D转换器，该器件具有良好的静态性能，可检测到的最小功率为-73dBmW，且无失码，精度高，满刻度非线性误差为±0.003％。采用PLC936单片机来控制锁相扫频信号源的频率、A/D转换器的采集以及完成外部计算机的RS232接口功能。单片机输出的TTL电平已转换为标准的RS232接口数据，可以直接传输给计算机，数据传输速率为9600bit。计算机内嵌入的“谐振腔扫频测量系统软件”已经申请软件著作权，其登记号：2012SR028801。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法作进一步说明，本实施方式中，数字测量系统采用矢量网络分析仪实现。
Claims (9)
1.一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，该方法基于一种谐振腔系统实现，该谐振腔系统包括TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)、石英管套筒(2)、石英管(3)、激励矩形直波导(4)、终端波导负载(5)、输入波导同轴转换器(6)、输出SMA法兰(7)和固定支架(8)；
石英管套筒(2)插入TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)的中央，石英管(3)紧密套在石英管套筒(2)内，激励矩形直波导(4)的窄壁与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)通过固定支架(8)固定连接，激励矩形直波导(4)与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)之间设有2个中心对称的耦合孔(9)，激励矩形直波导(4)通过耦合孔(9)向TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)耦合能量，激励矩形直波导(4)的一端与终端波导负载(5)固定连接，激励矩形直波导(4)的另一端与输入波导同轴转换器(6)固定连接，输出SMA法兰(7)固定在TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)侧壁的通孔处，输出SMA法兰(7)的腔内末端设置有小圆环(7-1)，小圆环(7-1)与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)的横截面平行，用于与TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)内部的磁场耦合；
输出SMA法兰(7)与数字测量系统的输入端连接，输入波导同轴转换器(6)的同轴输入端(6-1)与数字测量系统的输出端连接；
该方法包括以下步骤：
步骤一、配制定标管：
采用已知介电常数的NaCl水溶液作为标准溶液，选用n种盐度的NaCl水溶液，并计算相应的介电常数，将n种盐度的标准溶液分别装入n个石英管中，作为定标管；n为大于2的正整数；
步骤二、配制待测样品管：
采用蒸馏水和待测盐配制要求盐度的待测盐溶液，并分别装入n个石英管中，作为待测样品管；
n个待测样品管内溶液的盐度与n个定标管内溶液的盐度一一对应；定标管内溶液的盐度与相应待测样品管内溶液的盐度相当；
步骤三、测量待测样品管内溶液的温度；
步骤四、升序测量：将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)内，进行盐度递增顺序的升序测量；
步骤五、降序测量：将定标管和待测样品管交替地插入到TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)内，进行盐度递减顺序的降序测量；
步骤六：修正环境温度的影响：将步骤四的升序测量和步骤五的降序测量所得到的同一定标管和同一待测样品管的谐振曲线进行平均，作为该定标管溶液或待测样品管溶液的最终谐振曲线；
步骤七：确定谐振腔定标方程：
根据数字测量系统得到的最终谐振曲线确定比值x，x＝△f0/△Q0，△f0为频率偏移量，△Q0为品质因数偏移量，n个定标管对应n个x，以定标管对应的x作为变量拟合谐振腔的定标方程：ε′r＝f1(x)和ε″r＝f2(x)，ε′r和ε″r分别为介电常数的实部和虚部；
步骤八：计算待测盐溶液的介电常数：
将n个待测样品管对应的n个x分别代入谐振腔的定标方程，得到n个待测盐溶液的介电常数值。
2.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，所述TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)包括腔体(1-1)、上盖(1-2)和下盖(1-3)；
腔体(1-1)和上盖(1-2)、下盖(1-3)之间均通过螺钉固定安装。
3.根据权利要求2所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，所述石英管套筒(2)通过上盖(1-2)中心的通孔(1-2-1)插入腔体(1-1)，石英管套筒(2)的顶端固定在通孔(1-2-1)内，石英管套筒(2)的底端嵌固在下盖(1-3)中心的凹槽(1-3-1)内。
4.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，所述TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)的内径a与高度d满足a/d＝1.414～1.82。
5.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，所述TE011模式振荡的圆柱形谐振腔(1)的材料体积与腔体的体积比小于等于1‰。
6.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，所述激励矩形直波导(4)的一端通过法兰用螺钉与终端波导负载(5)固定连接，激励矩形直波导(4)的另一端通过法兰用螺钉与输入波导同轴转换器(6)固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，所述数字测量系统包括锁相扫频信号源、对数放大检波器、A/D转换器、单片机控制器和计算机；
锁相扫频信号源的输出端与输入波导同轴转换器(6)的同轴输入端(6-1)连接，输出SMA法兰(7)与对数放大检波器的输入端连接，对数放大检波器的输出端与A/D转换器的模拟信号输入端连接，A/D转换器的数字信号输出端与单片机控制器的数字信号输入端连接，单片机控制器的采集控制信号输出端与A/D转换器的采集控制信号输入端连接，单片机控制器的频率控制信号输出端与锁相扫频信号源的频率控制信号输入端连接，单片机控制器的RS232接口与计算机的RS232接口连接。
8.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，步骤七中ε′r＝f1(x)和ε″r＝f2(x)具体为：
其中A1、A2、A3、A4、t1、t2均为定标参数。
9.根据权利要求1所述的一种测量大损耗材料介电常数的方法，其特征在于，还包括采用可调衰减器置换谐振腔系统，将数字测量系统显示的功率输出量标定为以dB为单位的步骤。
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