CN112034406B - 一种便携式电厚度测试仪相位校准方法 - Google Patents

一种便携式电厚度测试仪相位校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112034406B
CN112034406B CN202010875380.9A CN202010875380A CN112034406B CN 112034406 B CN112034406 B CN 112034406B CN 202010875380 A CN202010875380 A CN 202010875380A CN 112034406 B CN112034406 B CN 112034406B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
electrical thickness
test
portable electrical
calibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010875380.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112034406A (zh
Inventor
王克先
陈宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC Research Institute Special Structures Aeronautical Composites
Original Assignee
AVIC Research Institute Special Structures Aeronautical Composites
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC Research Institute Special Structures Aeronautical Composites filed Critical AVIC Research Institute Special Structures Aeronautical Composites
Priority to CN202010875380.9A priority Critical patent/CN112034406B/zh
Publication of CN112034406A publication Critical patent/CN112034406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112034406B publication Critical patent/CN112034406B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种便携式电厚度测试仪相位校准方法，包括相位测试波导装置，将相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上，波导另一端面放置不同厚度δ的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出幅度和相位信息，则校准建立相位测量值与电厚度之间的对应关系。该发明通过对被测件自身端面干扰反射的矢量测试，建立相位测量值与电厚度之间的映射关系，本发明通过校准的方法，解决测试过程中端面反射对测试结果的影响，提高测试有效性。

Description

一种便携式电厚度测试仪相位校准方法
技术领域
本发明属于航空航天天线罩电厚度测试领域，具体涉及一种便携式电厚度测试仪相位校准方法。
背景技术
电厚度是指对任意的测试入射角来说，在天线罩表面法线方向上的介质层的波数。对于均匀结构天线罩来说，电厚度可以用下式表示：
Figure BDA0002651436150000011
雷达天线罩电厚度分布，是材料反映介电常数及壁厚的综合反映。调整雷达天线罩电厚度分布，能降低雷达天线罩的瞄准误差，改善其方向图。在雷达天线罩制造过程中，需要通过电厚度测试，监控制造质量，再通过电厚度校正工艺，调整电厚度分布，以达到提高雷达天线罩电性能水平的最终目的。
成型过程中的半成品雷达罩带有金属模具，应采用反射式检测罩壁电厚度。测试方法是：单喇叭法向入射，发射信号和接收信号共用一个测试天线。理想的测试原理如图1所示。实际上，电磁波在遇到不同介电常数的透波介质界面时，会有界面反射。这种无效反射信号，与模具的有效反射信号进行矢量叠加，最终被测试天线所接收，如图2所示。
传统的校准方法有两种：1)采用测试仪自带的校准件，对测试仪自身的失配性进行校准。原理是通过测量特性已知的标准来确定系统误差，然后在进行被测件测量师去掉这些系统误差的影响，依此提高测量的绝对精度。2)副工作台配合天线口面的等效平板校准：A、等效平板测量装置安装在副工作台上。B、在喇叭天线口面贴合金属平板以实现相位校零。
现有校准方法，都是针对测试仪自身的校准，而没有考虑外界被测件(含校准件)的自身反射干扰。实际上，测试仪与被测件(含校准件)共同构成一个测试系统。在某些材料体系或结构状态下，被测件(含校准件)自身的反射较大，存在一个被测件端面干扰反射的问题，会严重影响反射法电厚度测试的结果。因此采用矢量的校准方法可以解决测试过程中端面反射对测试劫夺的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种先进的便携式电厚度测试仪相位校准方法。校准针对的是被测件自身，通过对被测件自身端面干扰反射的测试，建立相位测量值与电厚度之间的单调映射关系，本发明通过校准的方法，解决测试过程中端面反射对测试结果的影响，提高测试有效性。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种便携式电厚度测试仪相位校准方法，包括相位测试装置，将所述相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上，波导另一端面放置不同厚度δ的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出幅度和相位信息，则校准建立相位测量值与电厚度之间的对应关系。
优选的，所述对应关系在介质端面自身反射干扰小于包含IPD信息的模具反射信号时是单调的，当介质端面自身反射大于后者时，将出现非单调映射，不能直接通过相位测量值指示电长度信息的情况。
优选的，通过相位检测装置同时读取合成反射信号的幅值和相位信息，即矢量反射信号Y，则可建立与模具反射矢量信号X之间的单调复数保圆分式线性变换关系：Y＝a(X-b)/(X-c)，通过改变δ，即改变X，并读出Y，即可求解得到变换系数(a,b,c),实现测试装置的矢量校准，然后在实测中通过测量值Y的反变换求的X，从而获取电厚度信息。
优选的，还包括校准过程，校准过程为：(1)将所述相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上；
(2)波导另一端面放置厚度δ1(X1)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ1(Y1)；
(3)波导另一端面放置厚度δ2(X2)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ2(Y2)；
(4)波导另一端面放置厚度δ3(X3)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ3(Y3)；
(5)根据Y＝a(X-b)/(X-c)，测试函数中a，b，c形成校准曲线。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
该发明通过对被测件自身端面干扰反射的矢量测试，建立相位测量值与电厚度之间的矢量映射关系，本发明通过校准的方法，解决测试过程中端面反射对测试结果的影响，提高测试有效性。
附图说明
图1为反射式检测罩壁电厚度理想的测试原理图；
图2为电磁波在遇到不同介电常数的透波介质界面时的原理图；
图3为本发明的相位校准示意图；
图4为渐变式介质填充波导校准示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
设计一种电厚度测试专用波导探头，如图4所示，实现测试信号由标准波导系统到雷达天线罩面的低反射过渡。
将相位测试波导装置连接到电厚度测试仪上，波导另一端面放置不同厚度δ的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测量值φ，则校准建立了相位测量值与电厚度之间的对应关系。
上述对应关系在介质端面自身反射干扰小于包含IPD信息的模具反射信号时是单调的，当自身反射大于后者时，将出现非单调映射，不能直接通过相位测量值指示电厚度的情况，如图3所示。此时如果能够通过相位检测装置同时读取合成反射信号的幅值和相位信息，即矢量反射信号Y，则可以建立与模具反射矢量信号X之间的单调复数保圆分式线性变换关系：Y＝a(X-b)/(X-c)，通过改变δ，即改变X，并读出Y，即可求解得到变换系数(a,b,c),实现测试装置的矢量校准，然后在实测中通过测量值Y的反变换求的X，从而获取电厚度信息。
本发明具体的实施步骤是：1、雷达罩电厚度检测采用单喇叭校准方式，发射天线与接收天线公用一个天线，如图1所示；
2、测试过程需要校准，消除测试物体(雷达罩前端面)产生的无效信号，保留有效反射信号；如图2所示；
3、校准后的结果需形成单调复数保圆分式，如图3所示，这样即可为后续电厚度测试提供函数曲线；
4、校准过程：(1)将相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上；
(2)波导另一端面放置厚度δ1(X1)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ1(Y1)；
(3)波导另一端面放置厚度δ2(X2)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ2(Y2)；
(4)波导另一端面放置厚度δ3(X3)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ3(Y3)；
(5)根据Y＝a(X-b)/(X-c)，测试函数中a，b，c形成校准曲线；厚度δ1、厚度δ2、厚度δ3可构成线性关系，便于后期数据分析；
5、波导另一端面面取出雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，可进行正常雷达罩测试。
通过单调复数保圆分式线性变换关系，建立测量值与电厚度之间的映射关系。最终，测试得到雷达罩厚度。

Claims (7)

1.一种便携式电厚度测试仪相位校准方法，包括相位测试波导装置，其特征在于：将所述相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上，波导另一端面放置不同厚度δ的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测量值φ，校准建立相位测量值与电厚度之间的矢量对应关系；
通过相位检测装置同时读取合成反射信号的幅值和相位信息，即矢量反射信号Y，则可建立与模具反射矢量信号X之间的单调复数保圆分式线性变换关系：Y＝a(X-b)/(X-c)，通过改变δ，即改变X，并读出Y，即可求解得到变换系数(a,b,c),实现测试装置的矢量校准。
2.根据权利要求1所述的便携式电厚度测试仪相位校准方法，其特征在于：所述对应关系在介质端面反射干扰小于包含IPD信息的模具反射信号时是单调的，当介质端面反射大于后者时，将出现非单调映射，不能直接通过相位测量值指示电厚度信息的情况。
3.根据权利要求1所述的便携式电厚度测试仪相位校准方法，其特征在于：在实测中通过测量值Y的反变换求的X，从而获取电厚度信息。
4.根据权利要求1所述的便携式电厚度测试仪相位校准方法，其特征在于：还包括校准过程，包括：
步骤S1，将所述相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上；
步骤S2，波导另一端面放置厚度δ1(X1)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ1(Y1)；
步骤S3，波导另一端面放置厚度δ2(X2)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ2(Y2)；
步骤S4，波导另一端面放置厚度δ3(X3)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ3(Y3)；
步骤S5，根据Y＝a(X-b)/(X-c)，测试函数中a，b，c形成校准曲线。
5.根据权利要求4所述的便携式电厚度测试仪相位校准方法，其特征在于：校准过程中，发射天线与接收天线公用一个天线。
6.根据权利要求4所述的便携式电厚度测试仪相位校准方法，其特征在于：校准过程中，消除雷达罩前端面产生的无效信号，保留有效反射信号。
7.根据权利要求4所述的便携式电厚度测试仪相位校准方法，其特征在于：校准过程中，厚度δ1、厚度δ2、厚度δ3构成线性关系。
CN202010875380.9A 2020-08-26 2020-08-26 一种便携式电厚度测试仪相位校准方法 Active CN112034406B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010875380.9A CN112034406B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种便携式电厚度测试仪相位校准方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010875380.9A CN112034406B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种便携式电厚度测试仪相位校准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112034406A CN112034406A (zh) 2020-12-04
CN112034406B true CN112034406B (zh) 2023-04-14

Family

ID=73581699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010875380.9A Active CN112034406B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种便携式电厚度测试仪相位校准方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112034406B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113659346B (zh) * 2021-07-30 2023-11-21 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所 一种天线罩电厚度测试天线及使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103606750A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 东南大学 薄基片相位校正准八木平面喇叭天线
CN104290006A (zh) * 2014-08-21 2015-01-21 上海无线电设备研究所 一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法
CN108110419A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种修正天线罩瞄准误差的方法
CN111220831A (zh) * 2020-01-14 2020-06-02 大连理工大学 一种天线罩插入相位延迟测量方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4405927A (en) * 1981-05-26 1983-09-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Phase shifter start/stop electronic trimming
CN105203562A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 中国舰船研究设计中心 一种频选材料插入相位延迟测试系统及其测试方法
CN105388449A (zh) * 2015-11-27 2016-03-09 南京航空航天大学 一种衡量天线罩对天线阵列测向性能影响的方法
CN108091999B (zh) * 2017-11-20 2021-01-19 上海无线电设备研究所 基于单喇叭反射天线罩ipd的天线罩电性能修正方法
CN108984902B (zh) * 2018-07-16 2020-11-03 西安电子科技大学 基于相位调整的飞行器天线罩快速厚度设计方法
US10441211B1 (en) * 2018-12-19 2019-10-15 Ali Hajjiah Method of detecting bone fractures using backscattered light
CN110542799B (zh) * 2019-08-12 2021-08-17 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种电厚度贴合反射式测试用介质填充波导探头设计方法
CN110425972B (zh) * 2019-08-12 2021-04-30 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种宽工作频段反射式电厚度测试方法
CN110542800B (zh) * 2019-08-12 2021-08-17 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种可调节的电厚度贴合反射测试波导探头设计方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103606750A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 东南大学 薄基片相位校正准八木平面喇叭天线
CN104290006A (zh) * 2014-08-21 2015-01-21 上海无线电设备研究所 一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法
CN108110419A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种修正天线罩瞄准误差的方法
CN111220831A (zh) * 2020-01-14 2020-06-02 大连理工大学 一种天线罩插入相位延迟测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韦高 ; 许家栋 ; 吴昌英 ; 杨金孝 ; .天线罩电厚度与材料电参数六端口测量系统设计.强激光与粒子束.2007,(08),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112034406A (zh) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109669075B (zh) 基于开口矩形波导的介质复介电常数无损反射测量方法
Katz Method to resolve microphone and sample location errors in the two-microphone duct measurement method
CN102608434B (zh) 一种毫米波黑体散射系数的测量方法
CN112034406B (zh) 一种便携式电厚度测试仪相位校准方法
CN205786867U (zh) 一种纳米薄膜微波电磁参数测试装置
CN110425972B (zh) 一种宽工作频段反射式电厚度测试方法
Dürr et al. Highly efficient angular array calibration based on the modal wave expansion technique
Kang et al. Planar offset short applicable to the calibration of a free-space material measurement system in W-band
CN113125857A (zh) 一种基于开路同轴线的吸波材料介电参数测量与反演方法
CN111856151A (zh) 材料测试装置及测试透波材料介电常数的系统
Loredo et al. Measurement of low-gain antennas in non-anechoic test sites through wideband channel characterization and echo cancellation [Measurements Corner]
CN107302404B (zh) 基于方同轴结构的近场耦合无源互调测试装置
CN112858794B (zh) 一种超薄反射型电磁超表面的散射参数测量系统及其方法
CN111220831B (zh) 一种天线罩插入相位延迟测量方法
CN108549075A (zh) 一种确定探地雷达最佳检测高度的方法
EP3869616B1 (en) Measurement system for measuring an angular error introduced by a radome and corresponding method
CN109580661B (zh) 一种自由空间材料复反射系数测试方法
CN113670433A (zh) 一种能提高水听器阵列阵元在线灵敏度测量精度的方法
CN115143875B (zh) 一种基于时域分析法的介质厚度估计方法
CN113721081B (zh) 一种天线罩的最佳厚度的测量方法和系统
CN116879321A (zh) 一种基于交比不变原理测量雷达吸波材料反射率的方法
CN215986270U (zh) 吸波材料性能参数测试装置
CN115060978B (zh) 一种基于时域分析法的介电常数估计方法
CN214473624U (zh) 多探头的弓形架测试系统
CN116840807B (zh) 一种基于探地雷达系统的全波反演介电常数估计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant