JP2002214161A - 複素誘電率の非破壊測定方法及び装置 - Google Patents

複素誘電率の非破壊測定方法及び装置

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JP2002214161A JP2001009468A JP2001009468A JP2002214161A JP 2002214161 A JP2002214161 A JP 2002214161A JP 2001009468 A JP2001009468 A JP 2001009468A JP 2001009468 A JP2001009468 A JP 2001009468A JP 2002214161 A JP2002214161 A JP 2002214161A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波およびミリ波領域における損失誘
電体の複素誘電率を、簡単な装置を用いて非破壊で測定
する。 【解決手段】 導波管の開口部にフランジを装着したフ
ランジ付導波管で構成された誘電体内挿部２へ測定対象
の誘電体を挿入し、２つのフランジ付導波管で誘電体を
押さえ、一方の開口面の反射係数及びもう一方の開口面
の透過係数を反射・透過特性測定装置１により測定す
る。そして処理装置３により、測定された反射係数及び
透過係数の絶対値と位相角を、マックスウェルの方程式
を解くことにより導出した連立方程式に代入して、誘電
体の誘電率を算出する。本構造による反射係数や透過係
数は、誘電率と１対１に対応していることから、この関
係を利用して容易に複素誘電率が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複素誘電率の非破
壊測定方法及び装置に係り、特にマイクロ波帯・ミリ波
帯における複素誘電率の測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種材料の誘電率測定方法としては、低
周波領域では誘電体材料を電極間に挟み、電極間の静電
容量を測定して、その測定値と材料の寸法から誘電率を
算出する方法が用いられる。
【０００３】また、高周波領域では測定周波数範囲に共
振点をもつ共振器を用意し、誘電体材料をその共振器に
内挿したときとしないときの共振周波数、Ｑ等を測定
し、それらの測定値の変化から複素誘電率を算出する方
法、あるいは測定周波数がその通過帯域内にあるような
同軸伝送路または導波管伝送路を用意し、誘電体材料を
その伝送路に内挿したときとしないときの伝送特性を測
定して、誘電率を算出する方法が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、マイクロ波
帯・ミリ波帯における誘電体の複素誘電率測定を対象と
するものである。従来のマイクロ波帯・ミリ波帯の測定
法では、測定用の試料を共振器あるいは導波管の内部に
挿入して測定されていた。このため、従来法は測定用試
料に前記挿入する測定器具の寸法に合わせるための加工
を必要とする破壊測定法であり、試料の加工には相当の
手間を要した。また、作成した試料の外形寸法、特に測
定器具の内壁に接触する部分の寸法精度が低いと大きい
測定誤差が生じ、正確な測定は困難であった。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解決し、マイクロ波やミリ波領域で被測定試料の寸
法精度を得るのが困難な場合であっても、簡単な構造の
回路で容易かつ正確に当該試料の誘電体の複素誘電率を
測定することのできる複素誘電率の非破壊測定方法及び
装置を提供するにある。
【０００６】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項１に係る複素誘電率の非破壊測定方法
は、２つのフランジ付導波管の間に被測定試料である誘
電体を挿入して押さえ、一方の前記導波管の開口面から
一定の周波数の電磁波を入射させた際の反射係数及び透
過係数を計測し、その計測により得られた反射係数及び
透過係数の絶対値と位相角から、前記挿入した誘電体の
複素誘電率を求めることを特徴としている。
【０００８】本願請求項２に係る複素誘電率の非破壊測
定方法は、２つのフランジ付導波管の間に被測定試料で
ある誘電体を挿入して押さえ、一方の前記導波管の開口
面から当該導波管で伝搬可能な周波数範囲の電磁波を入
射させた際の反射係数及び透過係数を計測し、その計測
により得られた反射係数及び透過係数の絶対値と位相角
の周波数特性から、前記挿入した誘電体の複素誘電率の
周波数特性を求めることを特徴としている。
【０００９】本願請求項３に係る複素誘電率の非破壊測
定方法は、請求項１又は２において、前記被測定試料か
ら得られた反射係数及び透過係数の絶対値と位相角か
ら、複素誘電率と誘電正接(tanδ)を求める作業をコン
ピュ−タによる演算処理で実行することを特徴としてい
る。
【００１０】本願請求項４に係る複素誘電率の非破壊測
定装置は、２つのフランジ付導波管の間に被測定試料で
ある誘電体を挿入して押さえ、一方の前記導波管の開口
面の反射係数及び透過係数を反射・透過係数測定手段で
計測し、その計測により得られた反射係数及び透過係数
の絶対値と位相角から、誘電率特定手段により前記挿入
した誘電体の複素誘電率を求めることを特徴としてい
る。
【００１１】本願請求項５に係る複素誘電率の非破壊測
定装置は、請求項４において、前記被測定試料が平板形
状の誘電体であることを特徴としている。
【００１２】本願請求項６に係る複素誘電率の非破壊測
定装置は、２つのフランジ付導波管の間に被測定試料で
ある誘電体を挿入して押さえ、一方のフランジ付導波管
の開口面から電磁波を入射させ、該開口面から前記誘電
体に入射した電磁波が、それぞれのフランジ付導波管の
開口面以外の位置から前記誘電体の外部に漏れることが
なく、よって計測系以外の外界の電磁波的な悪影響を受
けることなく反射係数及び透過係数を反射・透過係数測
定手段で計測し、その計測により得られた反射係数及び
透過係数の絶対値と位相角から、誘電率特定手段により
前記挿入した誘電体の複素誘電率を求めることを特徴と
している。
【００１３】本願請求項７に係る複素誘電率の非破壊測
定装置は、その開口面より被測定試料である誘電体の表
面に電磁波を入射して、当該開口面からの反射波を計測
するための第１のフランジ付導波管を有する電磁波入力
手段と、前記誘電体を透過した電磁波を計測するための
第２のフランジ付導波管を有する電磁波出力手段と、前
記電磁波入力手段へ電磁波を供給して、その基本モ−ド
に対する挿入された前記誘電体の反射特性を測定すると
ともに、前記電磁波出力手段からの電磁波を受信して、
基本モ−ドに対する前記誘電体の透過特性を測定するた
めの反射・透過係数測定手段と、該反射・透過係数測定
手段により測定された反射特性及び透過特性から、前記
誘電体の複素誘電率を求めるために、反射係数及び透過
係数と複素誘電率の関係を算出するための反射・透過係
数算出手段と、該反射・透過係数算出手段により算出さ
れた反射係数及び透過係数と複素誘電率の関係から前記
誘電体の複素誘電率を特定するための誘電率特定手段と
を備えたことを特徴としている。
【００１４】本願請求項８に係る複素誘電率の非破壊測
定装置は、請求項７において、前記電磁波入力手段は、
高周波発生手段により発生した高周波を前記第１のフラ
ンジ付導波管の導波管部に導くためのコネクタと、該導
波管部内において前記高周波を電磁波に変換するための
ロッドアンテナとを有し、前記第１のフランジ付導波管
の前記導波管部は前記ロッドアンテナから放射された電
磁波を前記誘電体に入射させるためにその開口面まで導
き、前記第１のフランジ付導波管のフランジは前記誘電
体内部に入射した電磁波が、前記開口面以外の位置から
前記誘電体の外部に漏れることを防ぐ構成であることを
特徴としている。
【００１５】本願請求項９に係る複素誘電率の非破壊測
定装置は、請求項７又は８において、前記電磁波出力手
段が、前記第２のフランジ付導波管の導波管部内に設け
られて電磁波を高周波に変換するための受信用ロッドア
ンテナと、該受信用ロッドアンテナで受信した高周波
を、高周波受信手段に導くためのコネクタとを有し、前
記第２のフランジ付導波管の前記導波管部はその開口面
より入射した電磁波を、前記受信用のロッドアンテナま
で導き、前記第２のフランジ付導波管のフランジは前記
誘電体を透過した電磁波が、前記開口面以外の位置から
誘電体の外部に漏れることを防ぐ構成であることを特徴
としている。
【００１６】本願請求項１０に係る複素誘電率の非破壊
測定装置は、請求項７，８又は９において、前記反射・
透過係数算出手段が、マックスウェルの方程式から導出
されたヘルムホルツ方程式を、前記第１及び第２のフラ
ンジ付導波管と前記誘電体の各領域について立て、これ
らをそれぞれの前記フランジ付導波管の開口面及びフラ
ンジ面上の境界条件式に代入するという厳密解法によっ
て得られた連立方程式を、基本モ−ドだけでなく２つの
開口面で発生する高次モ−ドを含めた上で、基本モ−ド
の反射係数及び透過計数を算出することを特徴としてい
る。
【００１７】本願請求項１１に係る複素誘電率の非破壊
測定装置は、請求項７，８，９又は１０において、前記
誘電率特定手段が、前記反射・透過係数算出手段により
算出された複素誘電率と反射係数及び複素誘電率と透過
係数の対応関係を用い、前記反射・透過係数測定手段に
より得られた反射係数及び透過係数の絶対値と位相角か
ら、複素誘電率を直接求めることを特徴としている。
【００１８】本願請求項１２に係る複素誘電率の非破壊
測定装置は、請求項１１において、被測定試料から得ら
れた反射係数及び透過係数の絶対値と位相角から、複素
誘電率と誘電正接(tanδ)を求めるコンピュ−タを備え
ることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る複素誘電率の
非破壊測定方法及び装置の実施の形態を図面に従って説
明する。
【００２０】図１は、本発明に係る複素誘電率の非破壊
測定方法及び装置の実施の形態を示すブロック図で、反
射・透過係数測定手段としての反射・透過特性測定装置
１の信号送受端子１１と信号受信端子１２の間に誘電体
内挿部２を接続する。反射・透過特性測定装置１として
は、この種の測定に多く利用されているベクトルネット
ワークアナライザを用いる。ベクトルネットワークアナ
ライザには、掃引周波数発振器、レベル検出器、校正回
路等が含まれている。測定結果は、反射・透過特性測定
装置１上の表示器に表示されると共に、データ出力端子
１３を経て処理装置３に出力される。処理装置３として
は、パーソナルコンピュータ等の計算機及びプリンタ等
の周辺機器が必要に応じて接続できるようになってい
る。表示器に表示された反射係数及び透過係数の測定結
果又は処理装置による処理の結果から、前記誘電体内挿
部２に内挿された被測定試料である誘電体の反射・透過
特性（つまり、反射係数及び透過係数の絶対値と位相
角）が求められる。
【００２１】この反射係数及び透過係数の測定にあたっ
てはベクトルネットワークアナライザの掃引発振器の発
振周波数範囲を、測定しようとする周波数を含むように
設定する。複素誘電率の値は、表示器上に表示された、
又はプリンタで記録された反射係数及び透過係数の絶対
値（大きさ）と位相角を直接読み取り、後述の方法によ
って求めることができる。また、当該方法による処理
を、コンピュータ化して、コンピュータによる演算処理
で実行する複素誘電率特定手段を用いる構成にするとよ
い。
【００２２】図２は、図１の誘電体内挿部２のうち第１
のフランジ付導波管２３を含む電磁波入力手段を示すも
のである。このフランジ付導波管２３は導波管部２４と
フランジ２５とからなり、その導波管部２４には、高周
波発生手段としての機能も有する反射・透過特性測定装
置１からの高周波を供給する、又は反射・透過特性測定
装置１へ高周波を送出するためのケ−ブルを接続するた
めのコネクタ２１が設けられるとともに、このコネクタ
２１より入力された高周波から電磁波を発生させ、又は
受信される電磁波を高周波に変換してコネクタ２１に出
力するためのロッドアンテナ２２が導波管部２４内に設
けられる。前記コネクタ２１はケーブルを介し反射・透
過特性測定装置１の信号送受端子１１に接続される。前
記フランジ付導波管２３の導波管部２４は、ロッドアン
テナ２２により発生した電磁波を被測定試料の誘電体表
面まで伝搬させると共に、導波管部２４の開口面からの
反射波のうち基本モ−ドだけをロッドアンテナ２２まで
伝搬させ、フランジ付導波管２３のフランジ２５は誘電
体内部に入射した電磁波が、前記開口面以外の位置から
誘電体の外部に漏れることを防ぐためのものである。
【００２３】図３は、誘電体内挿部２の構成例を示すも
のである。この誘電体内挿部２は、第１のフランジ付導
波管２３を有する電磁波入力手段と、第２のフランジ付
導波管３３を有する電磁波出力手段とを具備し、第１及
び第２のフランジ付導波管２３，３３の中心軸を一致さ
せて、被測定試料である平板形状の誘電体４０の表裏を
挟んだ構造を持っている。
【００２４】前記電磁波出力手段は前記誘電体４０を透
過した電磁波を計測するための構成であり、導波管部３
４とフランジ３５からなる第２のフランジ付導波管３３
の導波管部３４内に設けられて電磁波を高周波に変換す
るための受信用ロッドアンテナ３２と、該受信用ロッド
アンテナ３２で受信した高周波を、高周波受信手段とし
ての前記反射・透過特性測定装置１に導くためのコネク
タ３１とを有し、第２のフランジ付導波管３３の導波管
部３４はその開口面より入射した電磁波を、前記受信用
のロッドアンテナ３２まで導き、前記第２のフランジ付
導波管３３のフランジ３５は前記誘電体４０を透過した
電磁波が、前記開口面以外の位置から誘電体の外部に漏
れることを防ぐものである。前記コネクタ３１はケーブ
ルを介し信号受信端子１２に接続される。
【００２５】なお、図示では誘電体内挿部２と反射・透
過特性測定装置１との接続部がコネクタとなっている
が、反射・透過特性測定装置１の信号送受端子の回路形
式が導波管であればフランジで直接結合し、同軸であれ
ば図２、図３に示したようなコネクタとする。
【００２６】そして、誘電体内挿部２の２つのフランジ
付導波管２３，３３の間に被測定試料である誘電体４０
を挿入して押さえ、一方の前記導波管２３の開口面から
一定の周波数又は当該導波管で伝搬可能な周波数範囲の
電磁波を入射させた際の反射係数及び透過係数を前記反
射・透過特性測定装置１で計測し、その計測により得ら
れた反射係数及び透過係数の絶対値と位相角から、処理
装置３にて誘電体４０の複素誘電率を求めるようにす
る。処理装置３は、さらに必要であれば、前記反射係数
及び透過係数の絶対値と位相角から、複素誘電率と誘電
正接(tanδ)を求める作業をコンピュ−タによる演算処
理で実行可能な構成とする。
【００２７】なお、ベクトルネットワークアナライザの
掃引周波数発振器で、前記導波管２３で伝搬可能な周波
数範囲で入射電磁波の周波数を変化させることによっ
て、前記誘電体４０の複素誘電率の周波数特性を求める
ことができる。
【００２８】前記誘電体内挿部２の構造によるフランジ
付導波管の開口面における反射係数Γ及び透過係数Ｔ
は、マクスウェルの方程式から導出された導波管内及び
誘電体内の電磁界を、入射側及び透過側の導波管開口面
の境界条件式(1)
【００２９】
【数１】 に代入し、これらをまとめることにより導かれた次の連
立方程式(2)を、Ｃ１０（＝Γ）、Ｆ１０（＝Ｔ）につ
いて解くことにより得られる。
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
【数４】
【００３３】
【数５】
【００３４】
【数６】
【００３５】
【数７】
【００３６】
【数８】
【００３７】
【数９】
【００３８】
【数１０】
【００３９】
【数１１】
【００４０】
【数１２】
【００４１】
【数１３】
【００４２】
【数１４】
【００４３】
【数１５】
【００４４】
【数１６】
【００４５】
【数１７】
【００４６】
【数１８】
【００４７】
【数１９】
【００４８】
【数２０】
【００４９】
【数２１】
【００５０】
【数２２】
【００５１】図１の反射・透過特性測定装置１で、反射
係数Γ及び透過係数Ｔを測定し、その値を前記連立方程
式(2)に代入して解くことにより、被測定試料である誘
電体４０の複素誘電率の実部εｒ'及び虚部εｒ"がそれ
ぞれ求められる。なお、前記連立方程式(2)はマックス
ウェルの方程式から導出されたヘルムホルツ方程式を、
前記第１及び第２のフランジ付導波管２３，３３と誘電
体４０の各領域について立て、これらをそれぞれのフラ
ンジ付導波管の開口面及びフランジ面上の境界条件式に
代入するという厳密解法によって得られた連立方程式で
ある。
【００５２】以上のように本発明では、開口面の反射係
数Γ及び透過係数Ｔを測定して複素誘電率を求めるが、
これらの測定は開口面を短絡板で短絡したときと誘電体
を挿入したときとの、又は２つのフランジ付導波管の開
口面同士を接合したときと誘電体を挿入したときとの比
較測定によることや、反射及び透過の２種の係数をもと
にして複素誘電率を求めるため精度が高く、よって正確
な複素誘電率の測定が可能である。
【００５３】以上で図１に示した本発明の実施の形態の
原理的な動作を説明したが、次に、図３に示した誘電体
内挿部２について詳細に説明する。まず、導波管２３，
３３の長さι１、ι３は、長くなるほどロッドアンテナ
２２、３２と開口面の間の伝送損失が大きくなるので、
反射係数Γ及び透過係数Ｔが必要な精度で測定できる長
さがあればよく、例えば、Ｘ帯（８.２〜１２.４ＧＨ
ｚ）の導波管の場合には、ι１，ι３＝１０cm程度でよ
い。次に、導波管断面の寸法ａ，ｂは、一般に用いられ
ているＸ帯方形導波管の定格寸法ａ＝２２.９mm、ｂ＝
１０.２mmとしている。この寸法は、測定に不要な高次
モ−ドの伝搬を抑制するように決められた定格なので、
本測定法にもそのまま適用できる。
【００５４】また、フランジ、誘電体の寸法ι２は、式
（１）を導出する際には放射条件を満足させるために無
限長としているが、実際には誘電体に損失があるため無
限長の必要は無く、電磁波が誘電体の端部に至るまでに
充分減衰する程度の寸法があればよい。平野他「フラン
ジ付方形導波管を用いた損失誘電体の複素誘電率の測
定」、ｐｐ．６４２−６４９、Ｎｏｖ．１９９９、電子
情報通信学会論文誌における検討の結果を鑑みると、ι
２＝１５〜２０cm程度あれば充分である。
【００５５】次に本発明の実施の形態では、構造上、開
口面において高次モ−ドが発生するが、これらの高次モ
−ド反射波及び高次モ−ド透過波は、ロッドアンテナに
到達するまでに充分減衰してしまい、反射・透過特性測
定装置１では開口面における基本モ−ド反射波及び高次
モ−ド透過波のみが観測される。しかし、式（１）を用
いて反射係数Γ及び透過係数Ｔを算出するときには、前
述の高次モ−ドを含める必要がある。平野他「フランジ
付き方形導波管と導体板に挟まれた損失誘電体内の電磁
界解析」、ｐｐ．５２５−５３６、Ｓｅｐ．１９９９、
電子情報通信学会論文誌において検討の結果を鑑みる
と、ＴＥ１０，ＴＥ３０，ＴＥ１２，ＴＭ １２，ＴＥ
１４，ＴＭ１４の６モ−ドを計算に含めれば正確な反射
係数が得られることが明らかである。
【００５６】次に、図３の誘電体内挿部２への誘電体の
内挿方法について述べる。被測定試料の誘電体４０は、
２つのフランジで挟むことができる平板形状の誘電体で
あれば何でもよい。そして、一方のフランジ付導波管２
３の開口面上に誘電体４０を載せ、さらにその上から他
方のフランジ付導波管３３を誘電体表面に押し当てて測
定を行う。このとき、２つのフランジ付導波管２３，３
３の開口面位置は一致していなければならない。また、
フランジと誘電体間に空気の隙間が生じないように密着
させることが好ましい。それは、空気層が生じたことに
よる複素誘電率の相異や誘電体の厚さｄの相異を考慮す
る必要がなくなるからである。従って、ある程度の力で
フランジ付導波管を誘電体表面に押さえる必要がある
が、あまり強く押さえても反射係数Γに変化はないの
で、隙間が無くなる程度でよい。
【００５７】以上、マイクロ波帯及びミリ波帯の伝送線
路として最も普及している方形導波管により誘電体内挿
部２を構成した実施の形態を詳しく説明したが、円形導
波管や同軸導波管でも同様に適用できることは明らかで
ある。
【００５８】従来の導波管による測定では、管壁に密着
するような試料片の作成が必要であり、手間を要する。
また、寸法精度は、本実施の形態のＸ帯ではそれほど大
きな問題とはならないが、さらに周波数が高いミリ波帯
では、試料片の寸法が数mm程度と小さくなるため、わず
かな寸法の誤差が複素誘電率に大きく影響を与える。こ
のため、試料片の加工や精度を必要としない本発明は、
従来法に比べ有利である。
【００５９】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定器具の寸法に合わせた試料の精密加工を必要とせず
に、試料として任意の広さの平板形状の誘電体を用いれ
ばよく、しかもその表面をフランジ付導波管で押さえる
という操作のみで複素誘電率を簡単に測定できる。ま
た、導波管の開口部またはフランジ面に、複素誘電率が
既知の誘電体で蓋をすることにより、固体だけでなく液
体、気体であっても、さらに高温や腐食性の媒質であっ
ても測定が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる複素誘電率の非破壊測定方法及び
装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】実施の形態における誘電体内挿部のうち電磁波
入力手段を示す斜視図である。
【図３】実施の形態における誘電体内挿部の構成例を示
す断面図である。
【符号の説明】
１ 反射・透過特性測定装置 ２ 誘電体内挿部 ２１，３１ コネクタ ２２，３２ ロッドアンテナ ２３，３３ フランジ付導波管 ２４，３４ 導波管部 ２５，３５ フランジ ４０ 誘電体

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つのフランジ付導波管の間に被測定試
    料である誘電体を挿入して押さえ、一方の前記導波管の
    開口面から一定の周波数の電磁波を入射させた際の反射
    係数及び透過係数を計測し、その計測により得られた反
    射係数及び透過係数の絶対値と位相角から、前記挿入し
    た誘電体の複素誘電率を求めることを特徴とする複素誘
    電率の非破壊測定方法。
  2. 【請求項２】 ２つのフランジ付導波管の間に被測定試
    料である誘電体を挿入して押さえ、一方の前記導波管の
    開口面から当該導波管で伝搬可能な周波数範囲の電磁波
    を入射させた際の反射係数及び透過係数を計測し、その
    計測により得られた反射係数及び透過係数の絶対値と位
    相角の周波数特性から、前記挿入した誘電体の複素誘電
    率の周波数特性を求めることを特徴とする複素誘電率の
    非破壊測定方法。
  3. 【請求項３】 前記被測定試料から得られた反射係数及
    び透過係数の絶対値と位相角から、複素誘電率と誘電正
    接(tanδ)を求める作業をコンピュ−タによる演算処理
    で実行することを特徴とする請求項１又は２記載の複素
    誘電率の非破壊測定方法。
  4. 【請求項４】 ２つのフランジ付導波管の間に被測定試
    料である誘電体を挿入して押さえ、一方の前記導波管の
    開口面の反射係数及び透過係数を反射・透過係数測定手
    段で計測し、その計測により得られた反射係数及び透過
    係数の絶対値と位相角から、誘電率特定手段により前記
    挿入した誘電体の複素誘電率を求めることを特徴とする
    複素誘電率の非破壊測定装置。
  5. 【請求項５】 前記被測定試料が平板形状の誘電体であ
    ることを特徴とする請求項４記載の複素誘電率の非破壊
    測定装置。
  6. 【請求項６】 ２つのフランジ付導波管の間に被測定試
    料である誘電体を挿入して押さえ、一方のフランジ付導
    波管の開口面から電磁波を入射させ、該開口面から前記
    誘電体に入射した電磁波が、それぞれのフランジ付導波
    管の開口面以外の位置から前記誘電体の外部に漏れるこ
    とがなく、よって計測系以外の外界の電磁波的な悪影響
    を受けることなく反射係数及び透過係数を反射・透過係
    数測定手段で計測し、その計測により得られた反射係数
    及び透過係数の絶対値と位相角から、誘電率特定手段に
    より前記挿入した誘電体の複素誘電率を求めることを特
    徴とする複素誘電率の非破壊測定装置。
  7. 【請求項７】 その開口面より被測定試料である誘電体
    の表面に電磁波を入射して、当該開口面からの反射波を
    計測するための第１のフランジ付導波管を有する電磁波
    入力手段と、 前記誘電体を透過した電磁波を計測するための第２のフ
    ランジ付導波管を有する電磁波出力手段と、 前記電磁波入力手段へ電磁波を供給して、その基本モ−
    ドに対する挿入された前記誘電体の反射特性を測定する
    とともに、前記電磁波出力手段からの電磁波を受信し
    て、基本モ−ドに対する前記誘電体の透過特性を測定す
    るための反射・透過係数測定手段と、 該反射・透過係数測定手段により測定された反射特性及
    び透過特性から、前記誘電体の複素誘電率を求めるため
    に、反射係数及び透過係数と複素誘電率の関係を算出す
    るための反射・透過係数算出手段と、 該反射・透過係数算出手段により算出された反射係数及
    び透過係数と複素誘電率の関係から前記誘電体の複素誘
    電率を特定するための誘電率特定手段とを備えたことを
    特徴とする複素誘電率の非破壊測定装置。
  8. 【請求項８】 前記電磁波入力手段は、高周波発生手段
    により発生した高周波を前記第１のフランジ付導波管の
    導波管部に導くためのコネクタと、該導波管部内におい
    て前記高周波を電磁波に変換するためのロッドアンテナ
    とを有し、前記第１のフランジ付導波管の前記導波管部
    は前記ロッドアンテナから放射された電磁波を前記誘電
    体に入射させるためにその開口面まで導き、前記第１の
    フランジ付導波管のフランジは前記誘電体内部に入射し
    た電磁波が、前記開口面以外の位置から前記誘電体の外
    部に漏れることを防ぐ構成である請求項７記載の複素誘
    電率の非破壊測定装置。
  9. 【請求項９】 前記電磁波出力手段は、前記第２のフラ
    ンジ付導波管の導波管部内に設けられて電磁波を高周波
    に変換するための受信用ロッドアンテナと、該受信用ロ
    ッドアンテナで受信した高周波を、高周波受信手段に導
    くためのコネクタとを有し、前記第２のフランジ付導波
    管の前記導波管部はその開口面より入射した電磁波を、
    前記受信用のロッドアンテナまで導き、前記第２のフラ
    ンジ付導波管のフランジは前記誘電体を透過した電磁波
    が、前記開口面以外の位置から誘電体の外部に漏れるこ
    とを防ぐ構成である請求項７又は８記載の複素誘電率の
    非破壊測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記反射・透過係数算出手段は、マッ
    クスウェルの方程式から導出されたヘルムホルツ方程式
    を、前記第１及び第２のフランジ付導波管と前記誘電体
    の各領域について立て、これらをそれぞれの前記フラン
    ジ付導波管の開口面及びフランジ面上の境界条件式に代
    入するという厳密解法によって得られた連立方程式を、
    基本モ−ドだけでなく２つの開口面で発生する高次モ−
    ドを含めた上で、基本モ−ドの反射係数及び透過計数を
    算出することを特徴とする請求項７，８又は９記載の複
    素誘電率の非破壊測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記誘電率特定手段は、前記反射・透
    過係数算出手段により算出された複素誘電率と反射係数
    及び複素誘電率と透過係数の対応関係を用い、前記反射
    ・透過係数測定手段により得られた反射係数及び透過係
    数の絶対値と位相角から、複素誘電率を直接求めること
    を特徴とする請求項７，８，９又は１０記載の複素誘電
    率の非破壊測定装置。
  12. 【請求項１２】 被測定試料から得られた反射係数及び
    透過係数の絶対値と位相角から、複素誘電率と誘電正接
    (tanδ)を求めるコンピュ−タを備えることを特徴とす
    る請求項１１記載の複素誘電率の非破壊測定装置。
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