DE1265859B

DE1265859B - Vorrichtung zum Ermitteln elektrischer und/oder magnetischer Kenngroessen eines elektrisch nichtleitenden Stoffes durch Resonanzmessung bei Mikrowellen

Info

Publication number: DE1265859B
Application number: DE1965E0029529
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Jochen Krumme
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1965-06-18
Filing date: 1965-06-18
Publication date: 1968-04-11
Also published as: GB1115128A; GB1115129A

Description

Vorrichtung zum Ermitteln elektrischer und/oder magnetischer Kenngrößen eines elektrisch nichtleitenden Stoffes durch Resonanzmessung bei Mikrowellen Zusatz zur Anmeldung: E 23874 IX d/21 e -Auslegeschrift 1 260 617 Die Patentanmeldung E 23874 IX d/21 e (deutsche Auslegeschrift 1260617) bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln elektrischer und/oder magnetischer Kenngrößen eines elektrisch nichtleitenden Stoffes durch Resonanzmessung bei Mikrowellen.
Bei einem solchen Verfahren wird üblicherweise ein Prüfling in ein durch einen Mikrowellengenerator beaufschlagtes Hohlleitergebilde (z. B. Resonator) eingebracht, und die gesuchten Kenngrößen werden mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung ermittelt, welche die durch das Einbringen des Prüflings verursachten Änderungen der Resonanzdaten feststellt, so daß daraus in Verbindung mit den mechanischen Daten des Prüflings die gesuchten Kenngrößen genau errechnet werden können.
Bei dem durch die Hauptpatentanmeldung geschützten Verfahren ist vorgesehen, daß zur Ankopplung eines Mikrowellengenerators einerseits sowie einer Auswerteeinrichtung andererseits an den Prüfling Hohlleiter verwendet werden, deren für die Wellenausbreitung maßgebliche Grenzfrequenz oberhalb der für die Messung benutzten Frequenz des Mikrowellengenerators liegt und daß für die Messung die »Ghost-Mode«-Erregung der Hohlleiter an der in ihnen durch den Prüfling verursachten Störstelle ausgenutzt wird. Es wird dabei von der an sich bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß in einem Hohlleiter, der unterhalb seiner Grenzfrequenz betrieben wird, entweder durch geringe Abweichungen von seiner exakten Querschnittsform oder durch Einbringen von dielektrischem Material in diesen Störstellen gebildet werden, an denen örtliche Resonanzen, sogenannte »Ghost-Modes« auftreten.
Derartige Resonanzerscheinungen sind im einzelnen in Proc. IRE, Februar 1958, S. 416 bis 418, E. T. J a y n es: »Ghost-Modes in Imperfect Waveguides«, beschrieben.
Das Verfahren gemäß der Hauptpatentanmeldung bietet erstmalig die Möglichkeit einer technischen Ausnutzung solcher »Ghost-Mode«-Resonanzen für die Ermittlung von elektrischen und magnetischen Stoffkonstanten, wie insbesondere Dielektrizitäts- und Permeabilitätskonstanten elektrisch nichtleitender Stoffe. Durch Einbringen des Prüflings zwischen die beiden Hohlleiter wird eine Störstelle erzeugt, an der veränderte Ausbreitungsbedingungen für die Mikrowellenenergie herrschen. Es treten infolgedessen an dieser Stelle Resonanzen hoher Güte auf (»Ghost-Modes«), deren Frequenz unterhalb der Grenzfrequenz der verwendeten Hohlleiter liegen.
Im Gegensatz zu den bis zum Anmeldetag der Hauptpatentanmeldung bekannten Resonanzmethoden zum Ermitteln elektrischer und magnetischer Kenngrößen ist es bei dem Verfahren gemäß der Hauptpatentanmeldung jedoch nicht notwendig, daß der Prüfling in Form eines kleinen Probestücks des zu untersuchenden Stoffes vorliegt, sondern er kann beispielsweise eine in Länge und Breite beliebig ausgedehnte Platte oder Folie sein, da die »Ghost-Mode«-Erregung der Hohlleiter auf das gerade zwischen den beiden Hohlleitern befindliche Gebiet der eingebrachten Platte oder Folie örtlich beschränkt ist.
Eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens besteht nach der Hauptpatentanmeldung aus zwei Hohlleitern, die an ihren einander zugewendeten Enden jeweils mit ebenen, zueinander parallel verlaufenden Metallflanschen versehen sind, deren Zwischenraum zur Aufnahme des Prüflings dient. Zur Ermittlung seiner gesuchten Kenngrößen kann das in Länge und Breite beliebig ausgedehnte Material, z. B. planparallele Platten oder Folien, in den Raum zwischen den beiden Metallflanschen hineingebracht und insbesondere im Durchlaufverfahren gebietsweise vermessen werden, wobei über jeder beliebigen Stelle des Materials eine Resonanzmessung durchgeführt werden kann.
Hierdurch ist vor allem eine genaue Prüfung auf Gleichmäßigkeit der Meßwerte über der Gesamtfläche des Materials ermöglicht. Das Folien- bzw. Plattenmaterial bleibt unzerstört und kann nach der Messung ohne weiteres weiterverarbeitet werden.
Es hat sich nun insbesondere auf Grund zunehmender Verwendung von Kunststoffmaterialien für die Herstellung von Radomes, dielektrischen Optiken, wie z. B. Luneberg-Linsen u. dgl., als wünschenswert erwiesen, auch Material in gekrümmter Form, vor allem solches mit zylindrischer, sphärischer, parabolischer oder elliptischer Krümmung untersuchen und dessen elektrischen und/oder magnetischen Kenngrößen ermitteln und über seine Gesamtfläche überprüfen zu können.
Ausgehend von einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zum Ermitteln elektrischer und/oder magnetischer Kenngrößen eines elektrisch nichtleitenden Stoffes durch Resonanzmessung bei Mikrowellen nach der Hauptpatentanmeldung, mit zwei Hohlleitern, die an ihren einander zugewendeten Enden jeweils mit Metallflanschen versehen sind und deren Zwischenraum zur Aufnahme eines Prüflings dient, ist daher gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß die Metallfiansche gekrümmt sind und ihre Krümmungen derart gewählt sind, daß ein entsprechend einem gekrümmten Prüfling schalenförmiger Raum zwischen den beiden Flanschen entsteht.
Geht man auf auswechselbare Metallflansche über, -so ist es sogar möglich, eine Reihe von Metallflanschenpaaren bereitzuhalten, welche die Vermessung von Prüflingen der verschiedensten Krümmungsradien bzw. Krümmungsarten gestatten.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt ist.
Der zu vermessende Prüfling 1 hat die Form einer Kugelschale und wird durch den entsprechend schalenförmigen Raum, wie er zwischen den gekrilmmten Metallflanschen 5 und 6 besteht, hindurchgeführt, Die beiden Hohlleiter 3 und 4, an deren einander gegenüberliegenden Enden die Metallfiansche 5 und 6 angeordnet sind, befinden sich in einer derart justierten Anordnung, daß ihre Längsachsen miteinander übereinstimmen (Achsrichtung Z).
Die Ankopplung des Mikrowellengenerators 2 an den Hohlleiter 3 erfolgt auf elektrischem Wege mittels eines Koppelstiftes 7.
In entsprechender Weise, jedoch auf der anderen Seite des zu vermessenden gekrümmten Pniflings 1, ist die Auswerteeinrichtung 9 über einen Koppelstift 8 elektrisch an den Hohlleiter angekoppelt.

Claims

Patentanspruch: Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zum Ermitteln elektrischer und/oder magnetischer Kenngrößen eines elektrisch nichtleitenden Stoffs durch Resonanzmessung bei Mikrowellen nach Patentanmeldung E 23874 Ixd121 e (deutsche Auslegeschrift 1260617) mit zwei Hohlleibrn, die an ihren einander zugewendeten Enden jeweils mit Metallfianschen versehen sind, deren ZXvischenraum zur Aufnahme eines Prüflings dient, dadurch gekennzeichnet, daß die M tallfiansche (5, 6) gekrümmt sind und ihre Krüntmungen derart gewählt sind, daß ein entsprechend einem gekrümmten Prüfling(1) schalenförmiger Raum zwischen den Flanschen ( besteht.