RU2231078C1 - Method for measurement of high values of complex dielectric permittivity of impedance materials at superhigh frequencies and device for its realization - Google Patents
Method for measurement of high values of complex dielectric permittivity of impedance materials at superhigh frequencies and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231078C1 RU2231078C1 RU2002133721/09A RU2002133721A RU2231078C1 RU 2231078 C1 RU2231078 C1 RU 2231078C1 RU 2002133721/09 A RU2002133721/09 A RU 2002133721/09A RU 2002133721 A RU2002133721 A RU 2002133721A RU 2231078 C1 RU2231078 C1 RU 2231078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- complex
- circuit
- reflection coefficient
- reference short
- measured
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоизмерений параметров поглощающих диэлектрических материалов на СВЧ, в частности к измерению комплексной относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов типа углепластиков, характеризующихся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемости, имеющих шероховатую поверхность.The invention relates to the field of radio measurements of parameters of absorbing dielectric materials at microwave frequencies, in particular, to measuring the complex relative dielectric constant of composite materials such as carbon plastics, characterized by large values of the complex relative dielectric constant having a rough surface.
Наиболее близким способом по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ для измерения комплексной диэлектрической проницаемости косвенным методом [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, 192 с.]. Измерения проводятся в два этапа, вначале к волноводному фланцу подключается эталонный короткозамыкатель 2 и производится калибровка установки (см. фиг.1), затем к волноводному фланцу взамен эталонного короткозамыкателя крепится исследуемый плоский образец диэлектрика (фиг.1). От СВЧ-генератора по волноводу 1 подается зондирующая электромагнитная волна. Информация о параметрах материала заключается в амплитудах и фазах отраженных волн, т.е. в комплексном коэффициенте отражения. Для измерения коэффициента отражения могут применяться одиночные и многозондовые измерительные линии, автоматические измерительные линии, автоматические измерители полных сопротивлений и т.п. Обработка результатов производится по методике [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, 192 с.].The closest method in technical essence to the claimed invention is the method selected for prototype measurement of the complex dielectric constant by the indirect method [see Brandt A.A. The study of dielectrics at microwave frequencies. - M .: Fizmatgiz, 1963, 192 p.]. The measurements are carried out in two stages, first the reference
Недостатком описанного прототипа является низкая точность измерения комплексной относительной диэлектрической проницаемости.The disadvantage of the described prototype is the low accuracy of measuring the complex relative dielectric constant.
Известно устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости косвенным методом, включающее СВЧ-генератор, измерительное устройство комплексного коэффициента отражения, открытый на конце прямоугольный волновод 1, заканчивающийся фланцем, эталонный короткозамыкатель 2 и измеряемый материал, использующийся в качестве замыкающей волновод пластины [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, 192 с.]. Измерения проводятся в два этапа, вначале к волноводному фланцу подключается эталонный короткозамыкатель 2 и производится калибровка установки, затем к волноводному фланцу взамен короткозамыкателя крепится исследуемый плоский образец диэлектрика (фиг.1.). От СВЧ-генератора по волноводу 1 подается зондирующая электромагнитная волна. Информация о параметрах материала заключается в амплитудах и фазах отраженных волн, т.е. в комплексном коэффициенте отражения. Для измерения коэффициента отражения могут применяться одиночные и многозондовые измерительные линии, автоматические измерительные линии, автоматические измерители полных сопротивлений и т.п. Обработка результатов производится по методике [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, 192 с.].A device for measuring complex dielectric permittivity by an indirect method is known, including a microwave generator, a complex reflection coefficient measuring device, a rectangular waveguide 1 open at the end, ending with a flange, a short-
Недостатком описанного прототипа является низкая точность измерения комплексной относительной диэлектрической проницаемости.The disadvantage of the described prototype is the low accuracy of measuring the complex relative dielectric constant.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что известный способ имеет низкую точность измерения больших значений диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ, при которых |Г|→1, a φ→180° из-за большой крутизны зависимости ε(φ), tgδ(φ) в области φ→180° (см. фиг.2). При этом инструментальные и методические погрешности способа приводят к большим ошибкам измерения ε и tgδ. Одной из причин погрешностей является отличие в величине шероховатостей поверхности эталонного короткозамыкателя 2 (см. фиг.1,а) и измеряемого образца 2 (см. фиг.1,б).The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted for the prototype include the fact that the known method has low accuracy of measuring large values of dielectric constant ε and dielectric loss tangent tanδ, for which | G | → 1, a φ → 180 ° due to the large steepness of the dependence ε (φ), tanδ (φ) in the region φ → 180 ° (see figure 2). Moreover, the instrumental and methodological errors of the method lead to large errors in the measurement of ε and tanδ. One of the causes of errors is the difference in the surface roughness of the reference short circuit 2 (see figure 1, a) and the measured sample 2 (see figure 1, b).
Из-за отклонения плоскости прилегания образца 3 (см. фиг.1,а и фиг.1,б) к волноводу 1 от плоскости отражения 4 (см. фиг.1,б) зондирующей электромагнитной волны появляется методическая ошибка, величина которой по фазе равнаDue to the deviation of the contact plane of sample 3 (see Fig. 1, a and Fig. 1, b) to the waveguide 1 from the reflection plane 4 (see Fig. 1, b) of the probing electromagnetic wave, a methodological error appears whose magnitude in phase is equal to
где Δx - отклонения плоскости отражения зондирующей волны от плоскости прилегания образца, λв - длина волны в волноводе.where Δx are the deviations of the reflection plane of the probe wave from the plane of contact of the sample, λ in is the wavelength in the waveguide.
Ошибка является недопустимо большой при |ε|>100 при Δх=5 мкм и λв=8 мм Δφ=0,45°=27', что соответствует измерениям образцов с шероховатостью поверхности не лучше 5-6 класса (высота микронеровностей 3-7 мкм) и измерениям в 8 мм диапазоне длин волн. Например, фазовая ошибка в 1 градус для материала из углепластика увеличивает погрешность вычисления относительной комплексной диэлектрической проницаемости в десятки раз (более 120%).The error is unacceptably large for | ε |> 100 for Δx = 5 μm and λ in = 8 mm Δφ = 0.45 ° = 27 ', which corresponds to measurements of samples with a surface roughness not better than class 5-6 (microroughness height 3-7 μm) and measurements in the 8 mm wavelength range. For example, a phase error of 1 degree for a carbon fiber material increases the error in calculating the relative complex permittivity tens of times (more than 120%).
Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе измерения и обработки результатов измерений не учитывается различие шероховатостей поверхностей измеряемого образца и эталонного короткозамыкателя, с которым производится сравнение, что приводит к погрешности измерения фазы. Для углепластиков же (имеющих одновременно большие значения относительной диэлектрической проницаемости более 100 и тангенса угла диэлектрических потерь до 1 и более) погрешность измерения фазы дает недопустимо большую ошибку при вычислении комплексной относительной диэлектрической проницаемости. Поэтому для повышения точности измерения фазы в качестве эталона предлагается использовать короткозамыкатель, имеющий такую же шероховатость поверхности, как измеряемый материал, шероховатый короткозамыкатель можно изготовить из образца измеряемого материала, на который нанесено металлическое отражающее покрытие, например, методом вакуумного напыления. Шероховатый короткозамыкатель повторяет рельеф шероховатой поверхности исследуемого материала и устраняет паразитный набег фазы, вызванный различием шероховатости поверхности измеряемого материала и эталонного короткозамыкателя. Но в процессе измерения и обработки результатов измерений не учитывается отличие отражательные свойств нанесенного металлического покрытия от отражательных свойств материала эталонного короткозамыкателя. Для оценки отражательных свойств нанесенного металлического покрытия шероховатого короткозамыкателя производят его сравнения с эталонным короткозамыкателем. Для этого берут материал, позволяющий получить ровную и гладкую поверхность, как у эталонного короткозамыкателя, и наносят на него отражающее металлическое покрытие, как на шероховатом короткозамыкателе. В результате получают измеряемый образец и три эталонных короткозамыкателя:The invention consists in the following. In the process of measuring and processing the measurement results, the difference in the surface roughness of the measured sample and the reference short circuit, with which a comparison is made, is not taken into account, which leads to an error in the phase measurement. For carbon plastics (having simultaneously large relative permittivities of more than 100 and a dielectric loss tangent of up to 1 or more), the phase measurement error gives an unacceptably large error in calculating the complex relative permittivity. Therefore, to improve the accuracy of phase measurement, it is proposed to use a short-circuiting device having the same surface roughness as the measured material, a rough short-circuiting device can be made from a sample of the measured material, on which a metal reflective coating is applied, for example, by vacuum deposition. A rough short circuit repeats the relief of the rough surface of the test material and eliminates the stray phase incursion caused by the difference in the surface roughness of the measured material and the standard short circuit. But in the process of measuring and processing the measurement results, the difference between the reflective properties of the deposited metal coating and the reflective properties of the material of the short circuit is not taken into account. To assess the reflective properties of the applied metal coating of a rough short-circuit, compare it with a standard short-circuit. To do this, take material that allows you to get a flat and smooth surface, like a standard short circuit, and apply a reflective metal coating on it, as on a rough short circuit. The result is a measured sample and three reference short circuits:
1 короткозамыкатель - эталонный короткозамыкатель, рекомендуемый ГОСТом для измерения параметров диэлектрических материалов [ГОСТ 8.358-79.ГСИ. Методика выполнения измерений относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 0,2 до 1 ГГц. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 12 с.];1 short circuit - reference short circuit recommended by GOST for measuring the parameters of dielectric materials [GOST 8.358-79. GSI. The methodology for measuring the relative dielectric constant and the dielectric loss tangent in the frequency range from 0.2 to 1 GHz. - M .: Publishing house of standards, 1979. - 12 p.];
2 короткозамыкатель - гладкий короткозамыкатель, имеющий частоту обработки поверхности, как эталонный короткозамыкатель 1, из материала с нанесенным на него отражающим металлическим покрытием;2 short-circuit - a smooth short-circuit having a frequency of surface treatment, as a standard short-circuit 1, from a material coated with a reflective metal coating;
3 короткозамыкатель - шероховатый короткозамыкатель, имеющий частоту обработки поверхности, как измеряемый образец, один из измеряемых образцов с нанесенным на него отражающим металлическим покрытием, как в эталонном короткозамыкателе 2.3 short circuit - a rough short circuit having a surface treatment frequency as a measured sample, one of the measured samples coated with a reflective metal coating, as in the reference
По измеренным комплексным коэффициентам отражения от короткозамыкателей (Г1, Г2, Г3) и измеряемого образца материала (Гобр) производится обработка результатов измерений и вычисление комплексной диэлектрической проницаемости. По значениям Г1 и Г2 производят оценку и уточнение отражательных свойств металлического покрытия, нанесенного на гладкую поверхность материала с эталонным короткозамыкателем, путем деления Г2 на Г1 получают уточненный комплексный коэффициент отражения металлического покрытия. По Г2/Г1 и Г3 производят оценку и уточнение отражательных свойств металлического покрытия, нанесенного на гладкую поверхность материала с металлическим покрытием, нанесенным на шероховатую поверхность одного образца измеряемого материала, путем деления Г3 на Г2/Г1 получают уточненный комплексный коэффициент отражения шероховатого металлического покрытия. По уточненному Г3Г1/Г2 и Гобр путем деления Гобр на Г3Г1/Г2 получают уточненный комплексный коэффициент отражения от измеряемого образца, затем производят вычисление комплексной диэлектрической проницаемости образца измеряемого материала по методике [см. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, 192 с.].Based on the measured complex reflection coefficients from short-circuits (G 1 , G 2 , G 3 ) and the measured sample of the material (G arr ), the measurement results are processed and the complex permittivity is calculated. The values of G 1 and G 2 evaluate and refine the reflective properties of the metal coating deposited on a smooth surface of the material with a standard short circuit, by dividing G 2 by G 1 get an updated complex reflection coefficient of the metal coating. According to G 2 / G 1 and G 3 , the reflective properties of the metal coating deposited on a smooth surface of the material with a metal coating deposited on the rough surface of one sample of the measured material are estimated and refined by dividing G 3 by G 2 / G 1 , an updated complex coefficient is obtained reflection of a rough metal coating. According to the updated G 3 G 1 / G 2 and G arr, by dividing G arr by G 3 G 1 / G 2 , the refined complex reflection coefficient from the measured sample is obtained, then the complex dielectric constant of the sample of the measured material is calculated according to the procedure [see Brandt A.A. The study of dielectrics at microwave frequencies. - M .: Fizmatgiz, 1963, 192 p.].
Технический результат - повышение точности измерения комплексной диэлектрической проницаемости композиционных материалов, имеющих шероховатую поверхность.EFFECT: increased accuracy of measuring the complex dielectric constant of composite materials having a rough surface.
Указанный технический результат при осуществлении способа достигается тем, что в известном способе, заключающемся в измерении комплексного коэффициента отражения от волновода, на конце которого вначале устанавливают эталонный короткозамыкатель, а затем измеряемый плоский образец материала, с последующей обработкой результатов измерений.The specified technical result in the implementation of the method is achieved by the fact that in the known method, which consists in measuring the complex reflection coefficient from the waveguide, at the end of which, first establish a standard short circuit, and then the measured flat sample of the material, followed by processing of the measurement results.
Особенность способа заключается в том, что производят измерение комплексного коэффициента отражения от эталонного короткозамыкателя и от гладкого эталонного короткозамыкателя, вычисляют отношение комплексного коэффициента отражения гладкого эталонного короткозамыкателя к эталонному короткозамыкателю, получают уточненный комплексный коэффициент отражения гладкого эталонного короткозамыкателя, затем производят измерение комплексного коэффициента отражения от шероховатого эталонного короткозамыкателя, вычисляют отношение комплексного коэффициента отражения шероховатого эталонного короткозамыкателя к уточненному комплексному коэффициенту отражения гладкого эталонного короткозамыкателя, получают уточненный комплексный коэффициент отражения шероховатого эталонного короткозамыкателя, затем производят измерение комплексного коэффициента отражения от измеряемого плоского образца материала, вычисляют отношение комплексного коэффициента отражения измеряемого плоского образца материала к уточненному комплексному коэффициенту отражения шероховатого эталонного короткозамыкателя, получают уточненный комплексный коэффициент отражения измеряемого образца материала, по которому определяют значения комплексной диэлектрической проницаемости измеряемого материала.The peculiarity of the method lies in the fact that they measure the complex reflectance from the reference short-circuit and from the smooth reference short-circuit, calculate the ratio of the complex reflectivity of the smooth reference short-circuit to the reference short-circuit, obtain the refined complex reflectance of a smooth reference short-circuit, and then measure the complex reflectance from reference short circuit, comp ratio the reflection coefficient of the rough reference short-circuit to the refined complex reflection coefficient of the smooth reference short-circuit, get the refined complex reflection coefficient of the rough reference short-circuit, then measure the complex reflection coefficient from the measured flat sample of material, calculate the ratio of the complex reflection coefficient of the measured flat sample of material to the refined complex rough e coupon short circuit, get a refined complex reflection coefficient of the measured sample of the material, which determine the values of the complex dielectric constant of the measured material.
Указанный технический результат при реализации устройства для измерения больших значений комплексной диэлектрической проницаемости импедансных материалов на СВЧ, содержащее СВЧ-генератор, измерительное устройство комплексного коэффициента отражения, открытый на конце волновод, заканчивающийся фланцем, эталонный короткозамыкатель и плоский образец измеряемого материала, который обладает большими значениями комплексной диэлектрической проницаемости.The specified technical result when implementing a device for measuring large values of the complex permittivity of impedance materials on a microwave, containing a microwave generator, a measuring device of the complex reflection coefficient, an open waveguide at the end, ending with a flange, a standard short circuit and a flat sample of the measured material, which has large complex values dielectric constant.
Особенность устройства заключается в том, что введены дополнительно два эталонных короткозамыкателя, причем один из них, гладкий эталонный короткозамыкатель, имеющий такую же частоту обработки и шероховатость поверхности, как эталонный короткозамыкатель, с нанесенным на него отражающим металлическим покрытием, а второй шероховатый эталонный короткозамыкатель, имеющий такую же частоту обработки и шероховатость поверхности, как измеряемый материал, с нанесенным на него отражающим металлическим покрытием.A feature of the device is that two additional standard short-circuits are introduced, one of them, a smooth standard short-circuit, having the same processing frequency and surface roughness as a standard short-circuit, coated with a reflective metal coating, and a second rough standard short-circuit, having the same frequency of processing and surface roughness as the measured material, with a reflective metal coating applied to it.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “новизна”.Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:To verify the compliance of the claimed invention with the condition “inventive step”, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the features of the claimed method that are different from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of a technical result is not revealed from the prior art as defined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;- the addition of a known means by any known part, attached to it according to known rules to achieve a technical result, in respect of which the effect of such an addition is established;
- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any part of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;- the exclusion of any part of the funds with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion;
- увеличение количества однотипных элементов, действий, для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;- an increase in the number of elements of the same type, actions, to enhance the technical result due to the presence in the tool of precisely such elements, actions;
- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;- the implementation of a known tool or part of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между другими.- the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between others.
Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.The described invention is not based on a change in a quantitative characteristic, the presentation of such signs in relationship or a change in its appearance. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result.
Способ реализуется с помощью устройства, приведенного на фиг.1,б, где 1 - волновод, 2 - измеряемый образец, 3 - плоскость прилегания измеряемого образца, 4 - плоскость отражения измеряемого образца.The method is implemented using the device shown in figure 1, b, where 1 is the waveguide, 2 is the measured sample, 3 is the plane of contact of the measured sample, 4 is the reflection plane of the measured sample.
Вначале производят измерение шероховатости поверхности измеряемого образца материала. Далее изготавливают шероховатый эталонный короткозамыкатель с шероховатостью, повторяющей шероховатость измеряемого образца, затем изготавливают гладкий эталонный короткозамыкатель, повторяющий шероховатость эталонного короткозамыкателя, для оценки отражательных свойств металлического покрытия у шероховатого эталонного короткозамыкателя. После производят измерения комплексных коэффициентов отражения от эталонного короткозамыкателя, от гладкого эталонного короткозамыкателя, от шероховатого эталонного короткозамыкателя и измеряемого образца материала, затем производят обработку результатов измерений с вычислением значений комплексной относительной диэлектрической проницаемости.First, the surface roughness of the measured sample of material is measured. Next, a rough reference short circuit is made with a roughness that repeats the roughness of the measured sample, then a smooth reference short circuit is repeated that repeats the roughness of the reference short circuit to assess the reflective properties of the metal coating of the rough reference short circuit. After that, measurements are made of the complex reflection coefficients from the reference short-circuit, from the smooth reference short-circuit, from the rough reference short-circuit and the measured sample of material, then the measurement results are processed with the calculation of the values of the complex relative permittivity.
Для проведения измерений больших значений комплексной диэлектрической проницаемости импедансных материалов производят измерение комплексного коэффициента отражения от шероховатой поверхности измеряемого материала. Берут эталонный короткозамыкатель, два образца измеряемого материала, материал, поверхность которого с помощью механической обработки можно получить, как у эталонного короткозамыкателя, на один образец измеряемого материала и на материал наносят металл с высокими отражающими свойствами, например серебро, эти образцы используются в качестве шероховатого и гладкого эталонных короткозамыкателей. Второй образец измеряемого материала используется как измеряемый. Измерения проводятся в четыре этапа, с эталонным короткозамыкателем, с гладким эталонным короткозамыкателем, с шероховатым эталонным короткозамыкателем и с замыкающей волновод пластиной измеряемого образцом. От СВЧ-генератора по волноводу подается зондирующая электромагнитная волна, на конце волновода устанавливают эталонные короткозамыкатели и образец. Вначале производится измерение комплексного коэффициента отражения (Г1) зондирующей электромагнитной волны от эталонного короткозамыкателя регламентируемым ГОСТом [ГОСТ 8.358-79.ГСИ. Методика выполнения измерений относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 0,2 до 1 ГГц. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 12 с.], затем от гладкого эталонного короткозамыкателя материала (Г2). По значениям Г1 и Г2 производят оценку и уточнение отражательных свойств металлического покрытия, нанесенного на гладкую поверхность материала с эталонным короткозамыкателем, путем деления Г2 на Г1 получают уточненный комплексный коэффициент отражения металлического покрытия. Далее производят измерение комплексного коэффициента отражения зондирующей электромагнитной волн от шероховатого эталонного короткозамыкателя (Г3). По Г2/Г1 и Гз производят оценку и уточнение отражательных свойств металлического покрытия, нанесенного на гладкую поверхность материала с металлическим покрытием, нанесенным на шероховатую поверхность одного образца измеряемого материала, путем деления Г3 на Г2/Г1 получают уточненный комплексный коэффициент отражения шероховатого металлического покрытия. После этого производят измерение комплексного коэффициента отражения от образца измеряемого материала (Гобр). По уточненному Г3Г1/Г2 и Гобр путем деления Гобр на Г3Г1/Г2 получают уточненный комплексный коэффициент отражения от измеряемого образца. Информация о параметрах материала заключается в амплитуде и фазе отраженной волны, т.е. в комплексном коэффициенте отражения. Затем производят вычисление комплексной диэлектрической проницаемости образца измеряемого материала.To carry out measurements of large values of the complex permittivity of impedance materials, the complex reflection coefficient from the rough surface of the measured material is measured. Take a standard short circuit, two samples of the measured material, a material whose surface can be obtained by machining, as with a standard short circuit, on one sample of the measured material and a metal with high reflective properties, for example silver, is applied to the material, these samples are used as a rough and smooth reference short circuits. A second sample of the measured material is used as the measured. The measurements are carried out in four stages, with a reference short-circuit, with a smooth reference short-circuit, with a rough reference short-circuit and with a closing waveguide plate of the measured sample. A sounding electromagnetic wave is supplied from the microwave generator through the waveguide, at the end of the waveguide, standard short-circuits and a sample are installed. First, the measurement of the complex reflection coefficient (G 1 ) of the probe electromagnetic wave from the standard short-circuit is regulated by GOST [GOST 8.358-79. GSI. The methodology for measuring the relative dielectric constant and the dielectric loss tangent in the frequency range from 0.2 to 1 GHz. - M .: Publishing house of standards, 1979. - 12 p.], Then from a smooth reference short-circuit of the material (G 2 ). The values of G 1 and G 2 evaluate and refine the reflective properties of the metal coating deposited on a smooth surface of the material with a standard short circuit, by dividing G 2 by G 1 get an updated complex reflection coefficient of the metal coating. Next, measure the complex reflection coefficient of the probe electromagnetic waves from a rough standard short circuit (G 3 ). According to G 2 / G 1 and G s , the reflective properties of the metal coating deposited on a smooth surface of the material with a metal coating deposited on the rough surface of one sample of the measured material are estimated and refined by dividing G 3 by G 2 / G 1 , an updated complex coefficient is obtained reflection of a rough metal coating. After that, measure the complex reflection coefficient from the sample of the measured material (G arr ). According to the specified G 3 G 1 / G 2 and G arr by dividing G arr by G 3 G 1 / G 2 receive the refined complex reflection coefficient from the measured sample. Information on the parameters of the material consists in the amplitude and phase of the reflected wave, i.e. in the complex reflection coefficient. Then calculate the complex dielectric constant of the sample of the measured material.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в измерении параметров диэлектрических материалов;- a tool embodying the claimed method in its implementation, is intended for use in industry, namely in measuring the parameters of dielectric materials;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed method in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.Therefore, the claimed invention meets the condition of “industrial applicability”.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133721/09A RU2231078C1 (en) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Method for measurement of high values of complex dielectric permittivity of impedance materials at superhigh frequencies and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133721/09A RU2231078C1 (en) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Method for measurement of high values of complex dielectric permittivity of impedance materials at superhigh frequencies and device for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002133721A RU2002133721A (en) | 2004-06-20 |
| RU2231078C1 true RU2231078C1 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32846553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002133721/09A RU2231078C1 (en) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Method for measurement of high values of complex dielectric permittivity of impedance materials at superhigh frequencies and device for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2231078C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474830C1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный педагогический университет" (ОмГПУ) | Method to measure comprehensive dielectric permeability of liquid and loose substances in wide range of frequencies |
| EA036622B1 (en) * | 2018-05-03 | 2020-12-01 | Учреждение Образования "Белорусский Государственный Университет Информатики И Радиоэлектроники" | Method for determining the dielectric permittivity of materials using a microwave vector network analyzer |
-
2002
- 2002-12-15 RU RU2002133721/09A patent/RU2231078C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БРАНДТ А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963, с.192. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474830C1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный педагогический университет" (ОмГПУ) | Method to measure comprehensive dielectric permeability of liquid and loose substances in wide range of frequencies |
| EA036622B1 (en) * | 2018-05-03 | 2020-12-01 | Учреждение Образования "Белорусский Государственный Университет Информатики И Радиоэлектроники" | Method for determining the dielectric permittivity of materials using a microwave vector network analyzer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1329710C (en) | Method and apparatus for thickness decomposition of complicated layer structures | |
| CN105157585A (en) | Standard interference piece fitting method capable of acquiring film thickness and refractivity simultaneously | |
| US20180284034A1 (en) | Biosensor with integrated antenna and measurement method for biosensing applications | |
| RU2231078C1 (en) | Method for measurement of high values of complex dielectric permittivity of impedance materials at superhigh frequencies and device for its realization | |
| RU2548064C1 (en) | Method to measure dielectric permeability of materials and device for its realisation | |
| Easton et al. | Non-destructive complex permittivity measurement of low permittivity thin film materials | |
| RU2326368C1 (en) | Method of measuring structure parameters "metallic-semiconuctor film or insulating substrate" | |
| CN112986185B (en) | Optical material refractive index spectrum measurement system and method based on phase detection | |
| RU2194285C1 (en) | Method determining high values of complex dielectric permittivity of impedance materials | |
| Fallahi et al. | On the dielectric measurement of thin layers using open-ended coaxial probes | |
| Chernyshov et al. | Testing electrophysical parameters of multilayer dielectric and magnetodielectric coatings by the method of surface electromagnetic waves | |
| JP4370463B2 (en) | Broadband high frequency dielectric constant measurement method and apparatus | |
| RU2713162C1 (en) | Method of determining dielectric permeability of material | |
| RU2253123C1 (en) | Method for measuring complex dielectric penetrability of low-impedance materials on uhf and device for realization of said method | |
| RU2199760C2 (en) | Device for measuring large values of complex dielectric permeability of high degree absorbing materials using uhf | |
| RU2247399C1 (en) | Device for measurement of high values of complex permittivity of low-impedance materials at microwave frequencies | |
| Klenner et al. | Spectroscopic measurement of material properties using an improved millimeter-wave ellipsometer based on metallic substrates | |
| Hasar | Microwave method for thickness-independent permittivity extraction of low-loss dielectric materials from transmission measurements | |
| Kaz’min et al. | Evaluation of permittivity and thickness gaging for anisotropic dielectric coatings by the method of surface electromagnetic waves | |
| RU2234103C1 (en) | Method for measurement of complex dielectric permittivity of low-impedance composite materials at microwave frequencies | |
| Danaci et al. | Material characterization and uncertainty evaluation at millimetre wave frequencies in TUBITAK UME | |
| Jung et al. | Free-space permittivity measurement for inhomogeneous PSV-coated Si-wafer at frequencies from 75 GHz to 325 GHz | |
| Shimizu et al. | Complex permittivity and uncertainty evaluations for an ultrathin photosensitive insulator film using a millimeter wave circular cavity resonator | |
| RU2721472C1 (en) | Method of determining dielectric permeability of anisotropic dielectrics | |
| Chudpooti et al. | 96-GHz Complementary Split Ring Resonator for Thin Photoresist Film Thickness Characterization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041216 |