CN111060539A - 一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置和测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置及冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的方法。它采用冷凝液制冷及油浴达到双向调节温度功能，且可使测试平台温度能达到冰点以下，同时保证不受其他非温度原因干扰的条件下测量温度变化过程中的材料电磁波反射率。本发明简单易行，为探究材料在长时间温度循环变化如冻融循环时电磁波反射率变化规律奠定基础。

Description

一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置和测 量方法
技术领域
本发明涉及平板材料的电磁波反射率测试装置及方法，尤其是在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的改变规律的装置及测量方法。
背景技术
目前，测试平板材料电磁波反射率最常用的方法是弓形法测量技术，因其具有测试方便快捷，对测试仪器、电磁环境、定位精度等要求相对较低等优点而广泛应用于材料吸波性能的测试。功能材料的电磁特性在使用过程中受自然条件作用下会发生改变，从而导致对电磁波的吸收效果发生改变。例如北方的冻融循环现象会对电磁吸波水泥基复合材料的电磁波吸收性能造成影响。如何测试功能材料在冻融循环条件下对电磁波吸收效果的变化规律愈发受到重视。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，用来测试平板材料电磁波反射率在冻融循环条件下的变化规律。为此，本发明采用以下技术方案：
一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于包括平板材料电磁波反射率测试系统和双向温度调控系统；
所述的平板材料电磁波反射率测试系统包括弓形架行走机构、天线、测试平台、矢量网络分析仪，所述天线通过同轴电缆和矢量网络分析仪连接；
所述的双向温度调控系统包括冷凝液导管、油浴导管、冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门、制冷设备及加热设备、温度传感器、透电磁波的保温罩、计算机；
所述测试平台处在保温罩中；所述测试平台为金属铜板；
冷凝液导管、油浴导管通入保温罩中并紧贴在测试平台下表面，所述冷凝液导管、油浴导管分别与制冷设备及加热设备连接形成冷却介质流通回路和加热介质流通回路；冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门分别为控制冷凝液导管和油浴导管流量和开闭状态的阀门，冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门通过导线和所述计算机连接，受计算机的控制；
在测试平台下表面设置温度传感器，温度传感器和计算机相连，向计算机提供与测试平台温度对应的信号。
进一步地，测试平台下表面冷凝液及油浴导管以相间形式铺设。
进一步地，测试平台下表面冷凝液及油浴导管以相间形式铺设。
进一步地，在冷凝液导管及油浴导管进入保温罩处还分别设置温度传感器以监测进入保温罩时冷凝液及加热介质的温度；温度传感器通过导线和计算机连接。
进一步地，所述保温罩材料为透波隔热性能优异的二氧化硅气凝胶毡。
进一步地，矢量网络分析仪与计算机相连。
本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种冻融循环中测量平板材料电磁波反射率的方法。为此，本发明采用以下技术方案：
一种冻融循环中测量平板材料电磁波反射率的方法，其特征在于：采用上述任意一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置测量平板材料电磁波反射率，测试步骤包括：
第一步，将一块与待测样品平面尺寸相同的铜板放在测试平台上，在常温下测试电磁波在传播过程中的损耗值，以此作为基准；
第二步，取出铜板，放入待测样品；在计算机中输入进行冻融循环的温度曲线，开启双向温度调控系统；
第三步，通过计算机自动控制制冷设备及制热设备及冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门，以循环降温和升温，控制测试平台达到相应的温度，并同步测试材料的电磁波反射率，直至结束。
进行冻融循环中，其温度范围在零下30摄氏度到零上200摄氏度之间。
由于采用本发明的技术方案，本发明可以提供冻融循环环境，并在该冻融循环环境中测试平板材料电磁波反射率，同时，能够避免保温罩、冷凝液以及油浴管对弓形法测试装置造成干扰的技术问题，实验装置简单、测量结果可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是发明较佳实施例提供的装置的结构示意图。
图2-1为测试平台结构详图,图2-2为测试平台底部视图。
图3是温度控制系统的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明装置作进一步说明。
在图1中，能提供冻融循环环境的测试平板材料电磁波反射率实验装置，包括平板材料电磁波反射率测试系统，所述的平板材料电磁波反射率测试系统包括测试材料电磁波反射率的发射天线9、接收天线11、测试平台5、矢量网络分析仪12，所述发射天线9通过同轴电缆8和矢量网络分析仪12连接，所述接收天线11通过同轴电缆7和矢量网络分析仪12连接，发射天线9和接收天线11安装在弓形架行走机构上；所述测试平台5为金属铜板制造，能够屏蔽电磁信号并有效导热，所述测试平台5处在下述的保温罩6内，所述测试平台5底部设置温度传感器2。
所述实验装置还设有双向温度调控系统，所述的双向温度调控系统包括冷凝液导管15、油浴导管16、冷凝导管调节阀门4和油浴导管调节阀门3、制冷设备及加热设备14、温度传感器2、保温罩6、计算机13，所述保温罩6为二氧化硅气凝胶毡，能够透射电磁波并有效隔热。
冷凝导管调节阀门4和油浴导管调节阀门3设置在冷凝液导管15、油浴导管16上，采用能由计算机控制的阀门，通过导线1和计算机13连接，通过计算机控制阀门的开度和开关状态，并以此控制冷凝液导管和油浴导管流量和开闭状态。
制冷设备可采用能够提供-30℃制冷液的制冷系统，加热设备14可采用加热二甲基硅油装置，能够提供到达200℃的高温。所述冷凝液导管15、油浴导管16分别与制冷设备及加热设备连接形成加热介质流通回路和冷却介质流通回路；通过泵分别实现循环流通，所述冷凝液导管15、油浴导管16的一部分相间地铺设在测试平台5下表面，紧紧贴在测试平台5的金属铜板底面，冷凝液导管15、油浴导管16相互之间用隔热材料隔开。温度传感器2设置在测试平台底面，温度传感器2的示数表通过导线1和计算机13相连，向计算机提供与测试平台温度对应的信号。
这样，在同一个试验中，两个系统既能同时运作，又避免相互干扰，与测试平台5接触的相关设备均设置在金属板底部，不会对测试平台上的样品17的电磁参数造成干扰，并且保温罩6为透波隔热保温罩，保证电磁波反射率测量的准确性和可靠性。
在冷凝液导管15及油浴导管16进入保温罩6处还可分别设置温度传感器2以监测进入保温罩6时冷凝液及二甲基硅油的温度；所述温度传感器2通过导线1和计算机13连接。
测试平台5底部所示侧面，如附图2-2所示，冷凝液导管15及油浴导管16紧接缠绕并固定在表面上。
如附图3所示：实验时，在计算机13中输入温度曲线，计算机13由温度传感器2获取温度数据，计算机13判断当前温度是否达到设定温度，并通过控制阀门4、3和制冷及加热设备14调节测试平台5上温度。
矢量网络分析仪12负责产生电磁波信号并通过同轴电缆8传输给发射天线9，经样品17反射后由接收天线11接收电磁波信号，并通过同轴电缆7传回给矢量网络分析仪12，矢量网络分析仪12与计算机13通过导线1相连，将测得的数据输入计算机13中。
实施例一：
第一步，将一块与待测样品平面尺寸相同的铜板放在测试平台5上，对矢量网络分析仪12进行校准；
第二步，取出铜板，放入待测样品。在计算机13中输入进行冻融循环的温度曲线，开启双向温度调控系统；
第三步，测试室温下平板材料的电磁波反射率，并以室温条件下的材料电磁波反射率为基准；
第四步，通过计算机13自动控制制冷及制热设备14及阀门3、4，使测试平台5达到相应的温度，并同步测试材料的电磁波反射率，直至结束。
实施例二：
测量水泥基电磁吸波材料冻融循环过程中的电磁波反射率。
第一步，将一块与待测样品平面尺寸相同的铜板放在测试平台5上，对矢量网络分析仪12进行校准；
第二步，将校准铜板取出，将水泥基电磁吸波材料实验样品(尺寸为300mm×300mm×20mm)放在测试平台5上。在计算机13中输入进行冻融循环的温度曲线：对该水泥基电磁吸波材料样品进行50次冻融循环，每次循环最低温度在-20℃，最高温度在30℃，每次冻融循环持续4小时，开启双向温度调控系统；
第三步，测试室温下的未经过冻融循环的水泥基电磁吸波材料电磁波反射率，并以室温条件下的材料电磁波反射率为基准；
第四步，通过计算机13自动控制制冷及制热设备14及阀门3、4，使测试平台5达到相应的温度，并同步测试在冻融循环过程中的水泥基电磁吸波材料的电磁波反射率变化，直至结束。
水泥基电磁吸波材料的电磁波反射率由于冻融循环所造成的老化及微裂缝发生了一定的改变。获得了水泥基电磁吸波材料的电磁波反射率在冻融循环下的变化规律，为水泥基电磁吸波材料的耐久性研究提供帮助。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于包括平板材料电磁波反射率测试系统和双向温度调控系统；
所述的平板材料电磁波反射率测试系统包括弓形架行走机构、天线、测试平台、矢量网络分析仪，所述天线通过同轴电缆和矢量网络分析仪连接；
所述的双向温度调控系统包括冷凝液导管、油浴导管、冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门、制冷设备及加热设备、温度传感器、透电磁波的保温罩、计算机；
所述测试平台处在保温罩中；所述测试平台为金属铜板；
冷凝液导管、油浴导管通入保温罩中并紧贴在测试平台下表面，所述冷凝液导管、油浴导管分别与制冷设备及加热设备连接形成冷却介质流通回路和加热介质流通回路；冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门分别为控制冷凝液导管和油浴导管流量和开闭状态的阀门，冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门通过导线和所述计算机连接，受计算机的控制；
在测试平台下表面设置温度传感器，温度传感器和计算机相连，向计算机提供与测试平台温度对应的信号。
2.如权利要求1所述的一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于测试平台下表面冷凝液及油浴导管以相间形式铺设。
3.如权利要求1所述的一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于所述弓形架行走机构设置所述天线。
4.如权利要求1所述的一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于在冷凝液导管及油浴导管进入保温罩处还分别设置温度传感器以监测进入保温罩时冷凝液及加热介质的温度；温度传感器通过导线和计算机连接。
5.如权利要求1所述的一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于所述保温罩材料为二氧化硅气凝胶毡，所述油浴导管材料为耐高温硅橡胶，所述用于加热介质为二甲基硅油。
6.如权利要求1所述的一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置，其特征在于矢量网络分析仪与计算机相连。
7.一种冻融循环中测量平板材料电磁波反射率的方法，其特征在于：采用权利要求1-6任意一种可在冻融循环中测试平板材料电磁波反射率的装置测量平板材料电磁波反射率，测试步骤包括：
第一步，将一块与待测样品平面尺寸相同的铜板放在测试平台上，在常温下测试电磁波在传播过程中的损耗值，以此作为基准；
第二步，取出铜板，放入待测样品；在计算机中输入进行冻融循环的温度曲线，开启双向温度调控系统；
第三步，通过计算机自动控制制冷设备及制热设备及冷凝液导管调节阀门和油浴导管调节阀门，以循环降温和升温，控制测试平台达到相应的温度，并同步测试材料的电磁波反射率，直至结束。
8.如权利要求1所述的一种冻融循环中测量平板材料电磁波反射率的方法，其特征在于进行冻融循环中，其温度范围在零下30摄氏度到零上200摄氏度之间。
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