RU2034276C1 - Устройство для контроля параметров диэлектрических материалов - Google Patents
Устройство для контроля параметров диэлектрических материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2034276C1 RU2034276C1 SU4878934A RU2034276C1 RU 2034276 C1 RU2034276 C1 RU 2034276C1 SU 4878934 A SU4878934 A SU 4878934A RU 2034276 C1 RU2034276 C1 RU 2034276C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- output
- meter
- input
- inductance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для контроля толщины, диэлектрической проницаемости и других параметров пленочных и листовых диэлектрических материалов. Целью изобретения является повышение точности контроля в условиях температурной нестабильности и механической вибрации резонатора. Устройство содержит открытый СВЧ-резонатор и измеритель его резонансной частоты. Для достижения цели изобретения в него введены катушка индуктивности, укрепленная на первом зеркале резонатора, последовательно подсоединенные к ней измеритель индуктивности и два дифференциальных усилителя и источник опорного напряжения. С целью дальнейшего повышения точности контроля по крайней мере часть второго зеркала открытого резонатора выполнена из ферромагнетика. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники диапазона сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для контроля листовых и пленочных материалов полимерных пленок, бумаги и т.п. в процессе их изготовления.
Известны устройства для контроля параметров диэлектрических материалов, содержащих СВЧ-генератор, открытый резонатор, детектор и механизм перемещения зеркала [1] в которых частота резонатора с объектом контроля механически перестраивается до значения частоты, соответствующей пустому резонатору, и параметры объекта определяются по измеренной таким образом разности длин резонатора.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля параметров диэлектрических материалов [2] содержащее открытый СВЧ-резонатор постоянной длины и подключенный к нему измеритель резонансной частоты. Параметры материала пленки определяются по значениям частотной расстройки резонатора, вносимой контролируемым объектом.
Недостатком данного устройства является малая точность измерений в условиях механических вибраций резонатора и изменений температуры креплений зеркал. Неконтролируемые изменения расстояния между зеркалами создают сдвиги резонансных частот резонатора, аналогичные тем, которые вызываются изменениями измеряемых параметров материалов, что снижает точность контроля.
Цель изобретения повышение точности в условиях температурной нестабильности и механической вибрации резонатора.
Для достижения данной цели в устройство для контроля параметров диэлектрических материалов, содержащее открытый СВЧ-резонатор, образованный двумя зеркалами, который служит для размещения исследуемого образца, выход открытого СВЧ-резонатора соединен с измерителем резонансной частоты, введены последовательно соединенные катушка индуктивности, расположенная на зеркале резонатора, измеритель индуктивности, первый и второй дифференциальные усилители, второй вход которого соединен с выходом измерителя резонансной частоты, а выход является выходом устройства, второй вход первого дифференциального усилителя соединен с выходом введенного источника опорного напряжения.
Изобретение поясняется фиг.1 и 2.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит открытый СВЧ-резонатор, образованный зеркалами 1 и 2, измеритель резонансной частоты 3, соединенный с открытым резонатором, например волноводом 4, катушку индуктивности 5, измеритель индуктивности 6, источник опорного напряжения 7, первый дифференциальный усилитель 8 и второй дифференциальный усилитель 9. Катушка 5 подключена ко входу измерителя индуктивности 6. Выход измерителя резонансной частоты 3 подключен ко входу 2 дифференциального усилителя 8, выход измерителя индуктивности 6 подключен ко входу 1 усилителя 9, источник опорного напряжения 7 ко входу 2 этого усилителя. Выход усилителя 9 подключен ко входу 1 усилителя 8. Контролируемый диэлектрический листовой материал 10 располагается в пространстве между зеркалами 1 и 2. Катушка 5 укреплена, например, на зеркале 1.
В качестве измерителя резонансной частоты может быть использован, например, СВЧ-генератор, настроенный на склон резонансной кривой резонатора, и детектор прошедшей или отраженной СВЧ мощности. В качестве измерителя индуктивности может быть использована аналогичная схема в низкочастотном исполнении, содержащая на входе фиксированную емкость, составляющую с измеряемой индуктивностью колебательный контур.
В основе работы устройства лежит сопоставление сигнала с выхода измерителя 3, пропорционального изменениям резонансной частоты резонатора и зависящего как от изменений параметров материала, так и от случайных изменений расстояния между зеркалами 1 и 2, с сигналом изменения индуктивности катушки 5, зависящим благодаря выполнению зеркала 2 металлическим от расстояния между зеркалами 1 и 2. Установлено, что изменения параметров (толщины, диэлектрической проницаемости) листовых диэлектрических материалов, расположенных между вторым зеркалом и катушкой, на индуктивность последней не влияет.
В отсутствие источников вибрации и температурных изменений измеритель резонансной частоты 3 калибруется в значениях контролируемого параметра (например, диэлектрической проницаемости материала определенной толщины) при некотором фиксированном расстоянии do между зеркалами 1 и 2. Этому значению расстояния между зеркалами соответствует некоторое значение индуктивности Lo катушки 5 и, соответственно, некоторое значение напряжения сигнала Uo на выходе измерителя индуктивности 6, подаваемое на вход 1 усилителя 9. С помощью источника опорного напряжения 7 на выходе 2 усилителя 9 устанавливается точно такое же напряжение, как и на входе 1 Uo. При этом сигнал на выходе усилителя 9 и, соответственно, на входе 1 усилителя 8 при калибровке измерителя резонансной частоты 3 равен нулю.
Устройство работает следующим образом.
Изменение диэлектрической проницаемости материала 10 приводит к изменению резонансной частоты резонатора. Это изменение резонансной частоты фиксируется измерителем 3 и в виде соответствующего сигнала поступает на вход 2 усилителя 8. Одновременно под действием механических вибраций и температурных изменений элементов конструкции резонатора изменяется расстояние между его зеркалами 1 и 2, что также приводит к изменению резонансной частоты и дополнительной составляющей сигнала на входе 2 усилителя 8.
Изменение расстояния между зеркалами 1 и 2 приводит также и к изменению индуктивности катушки 5 и, соответственно, к изменению напряжения на выходе измерителя 6. Баланс напряжений на входе усилителя 9 нарушается, и на его выходе образуется сигнал, пропорциональный изменению расстояния между зеркалами 1 и 2 относительно расстояния do, соответствовавшего условиям калибровки. Поступая на вход 1 усилителя 8, этот сигнал компенсирует составляющую выходного сигнала измерителя 3, связанную с изменением расстояния между зеркалами 1 и 2 резонатора. В итоге сигнал на выходе усилителя 8 содержит только составляющую, пропорциональную изменению диэлектрической проницаемости материала, что повышает точность контроля. При переходе к другой толщине контролируемого материала изменяется величина do и, соответственно, Uo.
Аналогична работа данного устройства при использовании его для контроля толщины листового диэлектрика с фиксированной диэлектрической проницаемостью, для контроля влажности, однородности структуры.
С целью дальнейшего повышения точности в условиях температурной нестабильности и механических вибраций часть второго зеркала резонатора выполнена из ферромагнетика.
На фиг. 2 изображены зависимости индуктивности катушки от расстояния до латунной (кривая 1) и стальной (кривая 2) пластины, расположенной перпендикулярно продольной оси катушки.
С помощью источника опорного напряжения 7 устройство калибруется при некотором фиксированном расстоянии do между зеркалами 1 и 2. Резонансная частота резонатора меняется при изменении как параметров контролируемого материала, так и расстояния между зеркалами 1 и 2. Соответствующий сигнал с выхода измерителя 3 поступает на второй вход усилителя 8, в котором сравнивается с сигналом изменения индуктивности катушки 5, поступающим с выхода измерителя 6 через усилитель 9 на первый вход усилителя 8. Изменение параметров материала 10 на индуктивность катушки 5 не влияет, и сигнал на выходе измерителя 6 зависит только от расстояния между зеркалами 1 и 2, что позволяет компенсировать паразитную составляющую сигнала измерителя 3. Зеркала открытых СВЧ резонаторов изготавливаются преимущественно из немагнитных материалов с высокой удельной проводимостью. Предлагаемое в устройстве выполнение части второго зеркала из ферромагнетика, например из стали, значительно увеличивает чувствительность индуктивности катушки к изменению расстояния между зеркалами резонатора.
Таким образом, данное техническое решение позволяет за счет увеличения чувствительности индуктивности катушки к механическим вибрациям и температурной нестабильности конструкций резонатора и, одновременно, сохранения высокой добротности резонатора повысить точность контроля параметров диэлектрических материалов.
Технико-экономическая эффективность предложенного устройства заключается в предотвращении ложных срабатываний диагностических устройств, повышении качества листовых и пленочных материалов и экономии сырья.
Claims (2)
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее открытый сверхвысокочастотный резонатор, образованный двумя зеркалами и служащий для размещения исследуемого образца, выход открытого сверхвысокочастотного резонатора соединен с измерителем резонансной частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности в условиях температурной нестабильности и механической вибрации резонатора, введены последовательно соединенные катушка индуктивности, расположенная на зеркале резонатора, измеритель индуктивности, первый и второй дифференциальные усилители, второй вход последнего соединен с выходом измерителя резонансной частоты, а выход является выходом устройства, второй вход первого дифференциального усилителя соединен с выходом введенного источника опорного напряжения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть второго зеркала резонатора выполнена из ферромагнетика.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4878934 RU2034276C1 (ru) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Устройство для контроля параметров диэлектрических материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4878934 RU2034276C1 (ru) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Устройство для контроля параметров диэлектрических материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2034276C1 true RU2034276C1 (ru) | 1995-04-30 |
Family
ID=21543191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4878934 RU2034276C1 (ru) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Устройство для контроля параметров диэлектрических материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2034276C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626573C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2017-07-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство бесконтактного измерения электромагнитных параметров тонких пленок |
-
1990
- 1990-10-29 RU SU4878934 patent/RU2034276C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Викторов В.А., Лункин Б.В. и Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука, 1978, с.256-257. * |
2. Дефектоскопия, 1986, N 1, с.36. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626573C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2017-07-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство бесконтактного измерения электромагнитных параметров тонких пленок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pierce | Piezoelectric crystal resonators and crystal oscillators applied to the precision calibration of wavemeters | |
US4257001A (en) | Resonant circuit sensor of multiple properties of objects | |
JP3281007B2 (ja) | 電子スピン共鳴装置 | |
Dryagin et al. | A method to measure dielectric parameters in 5–0.5 millimeter wavelength band | |
US7616009B2 (en) | Method for microwave measurement, measuring device and oscillator | |
US4888824A (en) | Glass container wall thickness inspecting machine | |
Burrell et al. | A dielectric constant method of following the non-stationary state in polymerization I. The theory of the method | |
RU2034276C1 (ru) | Устройство для контроля параметров диэлектрических материалов | |
US4870342A (en) | Glass container wall thickness inspecting machine | |
US3319460A (en) | Device for determining the modulus of young of visco-elastic materials | |
KR100189223B1 (ko) | 음차형 수정진동자를 사용한 압력의 측정방법 | |
Chitnis et al. | Optical fiber sensor for vibration amplitude measurement | |
JP3289398B2 (ja) | 誘電体板の比誘電率測定方法および測定器具 | |
US4084131A (en) | Process and apparatus for the determination of the inversion temperature of a quartz piezoelectric resonator element | |
RU94003307A (ru) | Способ и устройство измерения свойств анизотропного диэлектрического материала | |
RU2707421C1 (ru) | Чувствительный элемент сканирующего спектрометра ферромагнитного резонанса с частотной подстройкой | |
SU1589220A1 (ru) | Способ контрол параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму | |
RU2060490C1 (ru) | Устройство для измерения влажности диэлектриков | |
Quan et al. | Ultra high-Q 60GHz open resonator system for precision dielectric permittivity and loss tangent measurements | |
SU1753379A1 (ru) | Способ измерени толщины диэлектрических покрытий металлов и устройство дл его осуществлени | |
US3360720A (en) | Admittance measuring bridge circuit having a pair of ganged capacitors | |
Crain et al. | Method of obtaining pressure and temperature insensitive microwave cavity resonators | |
SU569968A1 (ru) | Измеритель импеданса | |
SU1239642A1 (ru) | Способ определени типов волн,возбуждаемых в регул рном волноводе произвольной неоднородностью | |
SU873142A1 (ru) | Измеритель мощности сверхвысоких частот |