RU2273839C2 - Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации - Google Patents

Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2273839C2
RU2273839C2 RU2003127808/28A RU2003127808A RU2273839C2 RU 2273839 C2 RU2273839 C2 RU 2273839C2 RU 2003127808/28 A RU2003127808/28 A RU 2003127808/28A RU 2003127808 A RU2003127808 A RU 2003127808A RU 2273839 C2 RU2273839 C2 RU 2273839C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dielectric
wave
coating
slow
field
Prior art date
Application number
RU2003127808/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003127808A (ru
Inventor
Павел Александрович Федюнин (RU)
Павел Александрович Федюнин
Николай Павлович Федоров (RU)
Николай Павлович Федоров
Дмитрий Александрович Дмитриев (RU)
Дмитрий Александрович Дмитриев
Сергей Рудольфович Каберов (RU)
Сергей Рудольфович Каберов
Original Assignee
Тамбовский военный авиационный инженерный институт
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 Тамбовский военный авиационный инженерный институт filed Critical Тамбовский военный авиационный инженерный институт
Priority to RU2003127808/28A priority Critical patent/RU2273839C2/ru
Publication of RU2003127808A publication Critical patent/RU2003127808A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2273839C2 publication Critical patent/RU2273839C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к средствам контроля состава и свойств жидких и твердых покрытий в химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Согласно способу создают электромагнитное СВЧ-поле в объеме контролируемого материала и регистрируют изменения параметров преобразователя, характеризующих СВЧ-поле. В способе измеряют затухание напряженности электрического поля в нормальной плоскости относительно направления распространения медленных поверхностных волн, создают постоянное поле поперечного ферромагнитного резонанса, решают приведенную в описании систему уравнений, определяют комплексные величины диэлектрической и магнитной проницаемостей и вычисляют величину волнового сопротивления. Устройство возбуждения медленных поверхностных волн состоит из рупорных металлических излучателей. Изобретение позволяет повысить точность определения диэлектрической и магнитной проницаемостей за счет измерения их мнимой части, а также волнового сопротивления диэлектрического и магнитодиэлектрического покрытий. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к способам измерения диэлектрической и магнитной проницаемостей, волнового сопротивления, а также толщины жидких и твердых слоев диэлектрических (магнитодиэлектрических) покрытий на поверхности металла и может быть использовано при контроле состава и свойств жидких и твердых покрытий в химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности.
Известен способ определения толщины диэлектрических покрытий на изделиях из ферромагнитных материалов, в основу которого положен пондероматорный принцип (см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под. ред. В.В.Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.58).
Этот способ обладает следующими недостатками: малое быстродействие сканирования больших поверхностей и низкая чувствительность к изменению диэлектрической и магнитной проницаемостей.
Известен способ определения свойств контролируемого материала с использованием двухэлектродных или трехэлектродных емкостных преобразователей (см. Бугров А.В. Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества. - М.: Машиностроение, 1982. С.44). В общем случае свойства преобразователя зависят как от размеров, конфигурации и взаимного расположения электродов, так и от формы, электрофизических свойств контролируемого материала и его расположения по отношению к электродам.
Недостатками такого способа являются: невозможность быстродействующего сканирования больших поверхностей, отсутствие возможности измерения магнитной проницаемости и зависимость точности измерения толщины диэлектрического покрытия от вариации диэлектрической проницаемости.
Известен способ определения толщины диэлектрических покрытий на электропроводящей основе (см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под. ред. В.В.Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.120-125), заключающийся в создании вихревых токов в электропроводящей подложке и последующей регистрации комплексных напряжений
Figure 00000002
или сопротивлений
Figure 00000003
вихретокового преобразователя как функции электропроводности подложки и величины зазора между преобразователем и подложкой.
Недостатками данного способа являются: зависимость точности измерения толщины покрытия от зазора между преобразователем и подложкой, отсутствие возможности измерения диэлектрической и магнитной проницаемостей покрытия, высокая чувствительность к изменению параметров подложки (удельной электропроводности и магнитной проницаемости) и малое быстродействие сканирования больших поверхностей.
Известен принятый за прототип СВЧ-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрических покрытий на металле (см. Суслин М.А., Дмитриев Д.А. и др. «СВЧ-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины покрытий на металле». Патент №2193184, кл. G 01 N 15/00, от 20.11.02, Бюл №32), заключающийся в создании СВЧ электромагнитного поля бегущей поверхностной медленной Е волны над поверхностью диэлектрик-металл в одномодовом режиме, измерении в нормальной плоскости относительно распространения медленной поверхностной волны коэффициентов затухания на двух близких по величине длинах возбуждаемых генератором Е волн и расчете диэлектрической проницаемости и толщины покрытия.
Недостатками данного способа являются: невозможность определения комплексной магнитной проницаемости, волнового сопротивления и комплексной диэлектрической проницаемости (ее мнимой части, пропорциональной проводимости омических потерь γом) из-за не учитываемых диэлектрических потерь, трудность реализации режима бегущих волн, необходимость в согласующем устройстве, обеспечивающем отсутствие отраженной волны от границы «измеряемая система - свободное пространство», громоздкость приемной части устройства из-за наличия нескольких вибраторов или целой линейки приемных вибраторов, не полный переход электромагнитной энергии излучающей апертуры в энергию поверхностной волны, а также сложность обеспечения постоянства зазора между излучающей апертурой и слоем покрытия.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения диэлектрической и магнитной проницаемостей за счет измерения их мнимой части, а также волнового сопротивления и толщины диэлектрического и магнитодиэлектрического покрытия.
Сущность изобретения состоит в том, что в СВЧ-способе определения диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрических покрытий на металле, заключающемся в создании электромагнитного поля в объеме контролируемого диэлектрического (магнитодиэлектрического) материала на электропроводящей основе и последующей регистрации изменения параметров преобразователя, характеризующих высокочастотное поле, последовательно возбуждают медленные поверхностные волны: две Е волны Е1 и Е2 на близких длинах волн генератора λГ1 и λГ2 так, чтобы произведение коэффициента фазы волны на толщину покрытия удовлетворяло условию: βЕb=π/2-ΔE, где ΔE≪π/2, с помощью системы вертикально ориентированных приемных вибраторов в начальной точке (X0, Z0) вблизи диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия измеряют затухание
Figure 00000004
и
Figure 00000005
напряженности электрического поля E(X0, Z0) в нормальной плоскости относительно направления распространения медленных поверхностных волн, на длине волны генератора λГ2 возбуждают медленную поверхностную H волну так, чтобы π/2<βHb≤π/2+ΔH, где ΔH≪π/2, с помощью системы горизонтально ориентированных приемных вибраторов в нормальной плоскости относительно направления распространения поверхностной медленной H волны в точке (X0, Z0) измеряют затухание
Figure 00000006
напряженности электрического поля E(X0, Z0) поверхностной медленной H волны, включают ток подмагничивания в катушке подмагничивания у нижнего горизонтально ориентированного приемного вибратора, создают постоянное поле поперечного ферромагнитного резонанса H0┴ и производят измерения напряженности электрического поля E┴(X0, Z0) H волны вблизи покрытия, решают систему уравнений:
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
и определяют действительные части магнитной μ' и диэлектрической ε' проницаемостей и толщину b магнитодиэлектрического покрытия, переводят систему приемных вибраторов в следующую точку измерений (X0, Z0+ΔZ), на расстояние ΔZ вдоль максимума диаграммы направленности излучателя, повторяют предыдущий измерительно-вычислительный алгоритм определения Е(Х0, Z0+ΔZ), E┴(X0, Z0+ΔZ), ε', μ', b, по значениям напряженности электрического поля поверхностной медленной H волны вычисляют значения коэффициентов затухания поля вдоль поверхности покрытия в отсутствие поля подмагничивания -
Figure 00000010
и при наличии поля подмагничивания покрытия, соответствующего ферромагнитному резонансу -
Figure 00000011
, пропорциональные омическим γом и суммарным потерям γΣ=γгм+γом, соответственно:
Figure 00000012
Figure 00000013
и определяют мнимые части диэлектрической и магнитной проницаемостей ε", μ" из формул:
Figure 00000014
Figure 00000015
по найденным значениям ε', μ', b и ε", μ" определяют комплексные величины диэлектрической и магнитной проницаемостей
Figure 00000016
=ε'-jε" и
Figure 00000017
=μ'-jμ", их модули и аргументы и вычисляют величину волнового сопротивления:
Figure 00000018
где Z0 - волновое сопротивление свободного пространства.
Устройство возбуждения медленных поверхностных волн представляет собой электронно-управляемую круговую секториальную апертуру и состоит из рупорных металлических излучателей, размещенных в азимутальной плоскости по кругу, в качестве нижней стенки рупорных излучателей используется подстилающая металлическая поверхность, высота боковых стенок рупорного излучателя выбирается из условия bmin<amin≤bmax, где bmin и bmax - минимальная и максимальная толщина покрытия, число рупорных излучателей n круговой секториальной электронно-управляемой апертуры выбирается с целью обеспечения узконаправленной диаграммы направленности:
Figure 00000019
где Δφ - ширина раскрыва рупора в азимутальной плоскости;
и ограничивается условиями возбуждения заданной длины волны, т.е. геометрическими размерами.
На фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа. С помощью устройства возбуждения медленных поверхностных волн 1 в виде электронно-управляемой круговой секториальной апертуры с круговой ДН по азимуту вдоль исследуемого диэлектрического или магнитодиэлектрического слоя 6 на металлической подложке 7 последовательно возбуждают медленные поверхностные волны: две Е волны Е1 и Е2 на близких длинах волн генератора λГ1 и λГ2 так, чтобы произведение коэффициента фазы волны на толщину покрытия удовлетворяло условию: βEb=π/2-ΔE, где ΔE≪π/2, (фиг.2) и H волну так, чтобы π/2<βHb≤π/2+ΔH, где ΔH≪π/2.
С помощью системы вертикально ориентированных приемных вибраторов В1 и В1' с малой базой d1 между ними в начальной точке (X0, Z0) вблизи диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия производят измерения затуханий
Figure 00000020
и
Figure 00000021
напряженности электрического поля E(X0, Z0) поверхностных медленных E-волн в нормальной плоскости относительно направления их распространения или, что тоже самое, вдоль максимума диаграммы направленности единичного апертурного излучателя 4.
Измерения затухания поля производится только на двух близких длинах волн генератора λГ1 и λГ2 так, что дисперсией величин
Figure 00000016
и
Figure 00000017
можно пренебречь.
Условием пренебрежения влияния геометрического и электрофизического градиента исследуемого слоя является измерение при малом значении базы d1 между приемными вибраторами (фиг.1) и на малой высоте y0 от диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия.
С помощью системы горизонтально ориентированных приемных вибраторов В2 и В2' при большой базе d2 между ними производят измерения: вибратором В2 - напряженность электрического поля E(X0, Z0) поверхностной медленной H волны в начальной точке измерений с координатами (X0, Z0) вблизи слоя покрытия; вибраторами В2 и В2' - затухание
Figure 00000022
напряженности электрического поля поверхностной медленной H волны в нормальной плоскости относительно направления ее распространения.
Особенностью приемной части аппаратурной реализации способа является наличие устройства создания постоянного поля поперечного ферромагнитного резонанса H0┴ для определения гиромагнитных потерь γгм. Устройство подмагничивания (фиг.3) расположено над горизонтально расположенным вибратором В2 вблизи диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия 1 и представляет собой пустотелый цилиндр из ферромагнитного материала 2, на котором находится соленоид подмагничивания 3.
Включают ток подмагничивания в соленоиде подмагничивания 3 (фиг.3), создают постоянное поле подмагничивания, соответствующее поперечному ферромагнитному резонансу H0┴, и производят измерения напряженности электрического поля E┴(X0, Z0) H волны вблизи покрытия вибратором В2.
Решение уравнений с тремя неизвестными:
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
дает значения действительных частей магнитной μ' и диэлектрической ε' проницаемостей, а также толщины b диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия.
Таким образом, в данной точке поверхности с координатами (Х0, Z0), расположенной по максимуму ДН сектора, шириной Δφ апертурной антенны (фиг.1) определяют локальные значения ε', μ' и b.
Переводят систему приемных вибраторов, оставляя апертуру излучателя неподвижной, в следующую точку измерений (X0, Z0+ΔZ), делая шаг ΔZ вдоль направления распространения поверхностной волны по максимуму диаграммы направленности излучателя, повторяют предыдущий измерительно-вычислительный алгоритм определения Е (Х0, Z0+ΔZ), E┴ (X0, Z0+ΔZ), ε', μ', b.
По результатам измерений напряженности электрического поля поверхностной медленной H волны вычисляют значения коэффициентов затухания поля вдоль поверхности покрытия в отсутствие поля подмагничивания -
Figure 00000026
и при наличии поля подмагничивания покрытия, соответствующего ферромагнитному резонансу -
Figure 00000027
, пропорциональные омическим γом и суммарным потерям γΣ=γгм+γом соответственно:
Figure 00000028
Figure 00000029
Определяют мнимые части диэлектрической и магнитной проницаемостей ε", μ" из формул:
Figure 00000030
Figure 00000031
Известные методы контроля величины волнового сопротивления
Figure 00000032
основаны на измерении отношения энергии отраженного потока излучения к падающей на границе двух бесконечных сред (Методы неразрушающих испытаний /Под. ред. Р.Шарпа. - М.: Мир, 1972. - 496 с.).
При этом коэффициент отражения падающей волны связан с мощностью отраженной Ротр и падающей волн Рпад соотношением:
Figure 00000033
где φ - сдвиг фаз между Ротр и Рпад
Или через волновые сопротивления:
Figure 00000034
где
Figure 00000035
- комплексное волновое сопротивление первой среды;
Figure 00000036
- комплексное волновое сопротивление второй среды.
Зная волновое сопротивление первой среды (например, для воздуха
Figure 00000037
и вычисляя
Figure 00000038
отр (по Ротр), можно определить по (4) модуль искомого волнового сопротивления второй среды:
Figure 00000039
Если среда конечной толщины b с большими ε" (μ"), то отраженная от металлической подложки волна, пройдя путь 2b, полностью на этом пути затухает, тогда также возможно измерение
Figure 00000040
на кромке по (5).
На основании теории длинных линий можно составить эквивалентную схему, представляющую собой длинную линию, короткозамкнутую на конце
Figure 00000041
и обладающую входным сопротивлением
Figure 00000042
. Тогда:
Figure 00000043
Figure 00000044
С учетом того, что
Figure 00000045
- постоянная распространения:
Figure 00000046
Если по (4) обозначить
Figure 00000047
то
Figure 00000048
где величина
Figure 00000049
является негармонической периодической пространственной функцией.
Откуда
Figure 00000050
Представление
Figure 00000051
в виде ряда упрощает понимание отражения от рассматриваемой структуры «не отражающее покрытие - металлическая подложкам. Ясно, что каждый член ряда
Figure 00000052
при m=1,2,...∞ соответствует определенной составляющей, отраженной от поверхности, т.е. волны, отраженные от поверхности поглощающего материала, и падающие волны проходят путь многократного отражения. Критическая связь возникает тогда, когда они сходятся в противофазе (инверсия вектора распространения). При этом
Figure 00000053
принимает минимальное значение. Это означает, что слой является поглотителем с приемлемой, достаточно малой величиной b. Однако электромагнитные характеристики становятся функциями длины падающей волны λ, что является важным фактором для широкополосных поглотителей.
Вполне очевидно, что в рассмотренном случае конечной величины b отсутствует возможность определения
Figure 00000054
по
Figure 00000055
, так как согласно (6)
Figure 00000056
=Ф(
Figure 00000057
), а величина
Figure 00000058
неизвестна.
Предлагаемый метод сканирования волнового сопротивления спиновых магнитодиэлектрических покрытий состоит в следующем.
По найденным значениям ε',μ',b и ε",μ" находят комплексные величины диэлектрической и магнитной проницаемостей:
Figure 00000059
=ε'-jε" и
Figure 00000060
=μ'-jμ", их модули и аргументы и вычисляют величину волнового сопротивления:
Figure 00000061
где Z0 - волновое сопротивление свободного пространства.
Повторяют измерительно-вычислительный алгоритм с шагом ΔZ до конечной точки измерений Zконечное.
Поворачивают приемную часть относительно возбуждающей апертуры на угол Δφ (фиг.1) и повторяют измерения от точки Zконечное до Z0.
Процедуру измерений повторяют до тех пор, пока поверхность не будет отсканирована полностью.
Устройство, реализующее электронно-управляемую секториальную апертуру, показанное на фиг.1, состоит из: круглого волновода 1, верхней «тарелки» 2 апертуры с углом раскрыва θp opt, обеспечивающим удовлетворительное согласование со свободным пространством при приемлемой мощности прямой волны, согласующего конуса 3, n - излучающих секторов 4 с узкой ДН, шириной по азимутальному углу Δφ=2π/n, электромагнитного экрана-отсекателя прямой волны 5, подстилающей металлической поверхности 7 с нанесенным поглощающим покрытием 6, вентиля на поперечно намагниченном (
Figure 00000062
- поле поперечного резонанса) феррите или на pin-диоде, управляемом величиной Е0 (H0=0 - вентиль открыт - волна на выходе есть; H0=H0⊥ - вентиль закрыт - волны на выходе нет) 8, поглотителя затекающего тока 9; «крышки-преломителя» 10.
В электронно-управляемой круговой секториальной апертуре в качестве нижней части апертуры используется подстилающая металлическая поверхность 7. Расстояние между слоем покрытия 6 и верхней стенкой апертурного излучателя 4 или верхней тарелкой круговой секториальной апертуры должно удовлетворять условию bmin<amin≤bmax, где bmin и bmax - минимальная и максимальная толщина покрытия.
Величина раскрыва рупора θpopt выбирается из условия согласования со свободным пространством и минимума энергии прямой волны.
Единичный излучающий сектор должен обеспечивать узконаправленную диаграмму направленности. Следовательно, число секторов n круговой секториальной электронно-управляемой апертуры выбирается из условия:
Figure 00000063
где Δφ - ширина раскрыва рупора в азимутальной плоскости;
и ограничивается условиями возбуждения заданной длины волны, т.е. геометрическими размерами.
Апертура сочетает возможности синфазной круговой апертуры и обеспечивает электронное обегание круговой синфазной ДН при большой мощности излучения в секторе n-рупора с узкой ДН по ее максимуму. При этом отсутствует необходимость перемещения излучающей апертуры.
Алгоритм обегания секториальной ДН последовательный по включению n вентилей или, при необходимости, адаптивный. В случае адаптивного алгоритма переключения ДН секторов необходимо синхронизировать положение линейки приемных вибраторов (ЛПВ) по максимуму ДН сектора.
Рупорные возбудители (апертуры) наиболее эффективны для возбуждения поверхностной волны. Раскрыв рупора перехватывает не всю энергию поверхностной волны, а только ее часть, связанную с его площадью и определяемую КПД возбуждения. Поэтому согласование раскрыва рупорного возбудителя производится не с волновым сопротивлением этой волны WЕ,Н,ЗС, а с величиной ρWЕ,Н,ЗС (ρ<1 - объемная плотность электрического заряда). В связи с этим имеется прямая быстрая волна.
На фиг.1 показан вариант повышения величины объемной плотности электрического заряда ρ→1 путем применения электромагнитного экрана-отсекателя прямой волны 5.
Согласование рупорной апертуры можно также добиться применением так называемой «крышки-преломителя» 10, помещенной в раскрыве апертуры. В этом случае полный коэффициент отражения в месте перехода рупорного возбудителя к линии поверхностной волны будет определяться ее профилем и местоположением относительно раскрыва апертуры. Кроме того, обеспечивается защита внутренней полости рупора от влияния окружающей среды.
С целью резкого уменьшения коэффициента отражения, достижения минимума мощности прямой волны форма «отсекателя» должна быть такой, чтобы в каждой точке своей поверхности он встречал волну в раскрыве рупорной апертуры под углом полного преломления θБ - углом Брюстера (фиг.4). Решение уравнения дифференциальной геометрии
Figure 00000064
представляет собой логарифмическую спираль
Figure 00000065
Знак «+» соответствует форме отсекателя, обозначенной I, а знак «-» - форме II на фиг.4. Угол между радиус-вектором
Figure 00000066
и нормалью
Figure 00000067
является величиной постоянной и равной углу Брюстера.
Для упрощения изготовления форма «крышки-преломителя» апроксимируется конической поверхностью, что правомерно, поскольку участок логарифмической спирали (при малых θр) от края конуса до оси z весьма близок к прямой линии.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения диэлектрической и магнитной проницаемостей за счет измерения их мнимой части, а также волнового сопротивления и толщины диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия, а так как измерения относительные и не зависят от расстояния вибраторов от поверхности, то не требуется специальных мер отстройки от зазора, что повышает точность и дает возможность быстрого сканирования поверхности без перемещения возбудителя поверхностных волн.

Claims (2)

1. СВЧ-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле, заключающийся в создании электромагнитного поля в объеме контролируемого диэлектрического материала на электропроводящей основе и последующей регистрации изменения параметров преобразователя, характеризующих высокочастотное поле, отличающийся тем, что последовательно возбуждают медленные поверхностные волны - две Е-волны Е1 и Е2 на близких длинах волн генератора λГ1 и λГ2 так, чтобы произведение коэффициента фазы на толщину покрытия удовлетворяло условию βЕb=π/2-ΔЕ, где ΔЕ≪π/2, с помощью системы вертикально ориентированных приемных вибраторов в начальной точке (X0, Z0) вблизи диэлектрического или магнитодиэлектрического покрытия измеряют затухание
Figure 00000068
и
Figure 00000069
напряженности электрического поля E(X0, Z0) в нормальной плоскости относительно направления распространения медленных поверхностных волн, на длине волны генератора λГ2 возбуждают медленную поверхностную Н-волну так, чтобы π/2<βНb≤π/2+ΔН, где ΔН≪π/2, с помощью системы горизонтально ориентированных приемных вибраторов в нормальной плоскости относительно направления распространения поверхностной медленной Н-волны в точке (X0, Z0) измеряют затухание
Figure 00000070
напряженности электрического поля E(X0, Z0) поверхностной медленной Н-волны, включают ток подмагничивания в катушке подмагничивания у нижнего горизонтально ориентированного приемного вибратора, создают постоянное поле поперечного ферромагнитного резонанса H0┴ и производят измерения напряженности электрического поля E┴(X0, Z0) Н-волны вблизи покрытия, решают систему уравнений
Figure 00000071
Figure 00000072
Figure 00000073
и определяют действительные части магнитной μ' и диэлектрической ε' проницаемостей магнитодиэлектрического покрытия, переводят систему приемных вибраторов в следующую точку измерений (Х0, Z0+ΔZ) на расстояние ΔZ вдоль максимума диаграммы направленности излучателя, повторяют предыдущий измерительно-вычислительный алгоритм определения Е(Х0, Z0+ΔZ), E┴(X0, Z0+ΔZ), ε', μ', по значениям напряженности электрического поля поверхностной медленной Н-волны вычисляют значения коэффициентов затухания поля вдоль поверхности покрытия в отсутствие поля подмагничивания -
Figure 00000074
и при наличии поля подмагничивания покрытия, соответствующего ферромагнитному резонансу -
Figure 00000075
, пропорциональные омическим γом и суммарным потерям γΣ=γгм+γом соответственно:
Figure 00000076
Figure 00000077
и определяют мнимые части диэлектрической и магнитной проницаемостей е'', μ'' из формул
Figure 00000078
Figure 00000079
по найденным значениям е', μ' и ε'', μ'' определяют комплексные величины диэлектрической и магнитной проницаемостей
Figure 00000080
=ε'-jε" и
Figure 00000081
=μ'-jμ", их модули и аргументы и вычисляют величину волнового сопротивления
Figure 00000082
где Z0 - волновое сопротивление свободного пространства.
2. Устройство возбуждения медленных поверхностных волн, содержащее рупорные металлические излучатели, отличающееся тем, что излучатели размещены в азимутальной плоскости по кругу, в качестве нижней стенки рупорных излучателей используется металлическая поверхность, высота боковых стенок рупорного излучателя выбирается из условия bmin<amin≤bmax, где bmin и bmax - минимальная и максимальная толщины покрытия, число рупорных излучателей n выбирается для обеспечения узконаправленной диаграммы направленности:
Figure 00000083
где Δφ - ширина раскрыва рупора в азимутальной плоскости;
и ограничивается геометрическими размерами, определяемыми условиями возбуждения заданной длины волны.
RU2003127808/28A 2003-09-15 2003-09-15 Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации RU2273839C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003127808/28A RU2273839C2 (ru) 2003-09-15 2003-09-15 Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003127808/28A RU2273839C2 (ru) 2003-09-15 2003-09-15 Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003127808A RU2003127808A (ru) 2005-03-10
RU2273839C2 true RU2273839C2 (ru) 2006-04-10

Family

ID=35364407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003127808/28A RU2273839C2 (ru) 2003-09-15 2003-09-15 Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2273839C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594761C1 (ru) * 2015-05-19 2016-08-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Свч-устройство для измерения электрофизических параметров и обнаружения неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле
RU2777835C1 (ru) * 2021-07-28 2022-08-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ определения электрофизических параметров ферритовых материалов в диапазоне свч

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.КЛЮЕВА, М., 1986, с.58, 120-125. БУГРОВ А.В., Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества, М., 1982, с.44. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594761C1 (ru) * 2015-05-19 2016-08-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Свч-устройство для измерения электрофизических параметров и обнаружения неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле
RU2777835C1 (ru) * 2021-07-28 2022-08-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ определения электрофизических параметров ферритовых материалов в диапазоне свч

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003127808A (ru) 2005-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10067075B2 (en) Biosensor with integrated antenna and measurement method for biosensing applications
Deslandes et al. Accurate modeling, wave mechanisms, and design considerations of a substrate integrated waveguide
US11079339B2 (en) Biosensor with integrated antenna and measurement method for biosensing applications
Varadan et al. In situ microwave characterization of nonplanar dielectric objects
Qaddoumi et al. Near-field microwave imaging utilizing tapered rectangular waveguides
KT et al. Dual band RF sensor for testing of magnetic properties of materials using meandered line SRR
Nishikata A swept-frequency measurement of complex permittivity and complex permeability of a columnar specimen inserted in a rectangular waveguide
Xie et al. Localised spoof surface plasmon‐based sensor for omni‐directional cracks detection in metal surfaces
RU2273839C2 (ru) Свч-способ измерения электромагнитных параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и устройство для его реализации
Krupka et al. Measurements of planar metal–dielectric structures using split-post dielectric resonators
Xie et al. Applying spoof surface plasmons to non-destructive testing
RU2713162C1 (ru) Способ определения диэлектрической проницаемости материала
Li et al. Noncontact detection of air voids under glass epoxy jackets using a microwave system
RU2249178C2 (ru) Свч-способ определения комплексной диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрических пластин
RU2465571C2 (ru) Свч устройство для определения электрофизических параметров и концентрации ферромагнитных жидкостей
RU2256165C2 (ru) Свч способ локализации неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле и оценка их относительной величины
RU2301987C1 (ru) Свч-способ интроскопии неоднородности диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий поверхностной медленной волной
RU2256168C2 (ru) Свч способ определения толщины и комплексной диэлектрической проницаемости диэлектрических покрытий
Sun et al. A simple method to determine the time‐step size to achieve a desired dispersion accuracy in ADI‐FDTD
Pchelnikov et al. Technological Sensor on Coupled Radial Spirals
RU2688902C1 (ru) Бесконтактный датчик микрорельефа
Kharkovsky et al. Response of microwave dielectric-slab-loaded rectangular waveguide resonators to wall displacements
RU2251073C2 (ru) Свч способ измерения магнитодиэлектрических параметров и толщины спиновых покрытий на металле
RU170734U1 (ru) Резонаторное устройство измерения модуля и фазы коэффициента отражения листовых материалов
Flaig The Impedance and Efficiency of Multi-turn Loop Antennas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees