RU2449300C1 - Способ определения диэлектрической проницаемости материала - Google Patents
Способ определения диэлектрической проницаемости материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449300C1 RU2449300C1 RU2010136588/28A RU2010136588A RU2449300C1 RU 2449300 C1 RU2449300 C1 RU 2449300C1 RU 2010136588/28 A RU2010136588/28 A RU 2010136588/28A RU 2010136588 A RU2010136588 A RU 2010136588A RU 2449300 C1 RU2449300 C1 RU 2449300C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- radius
- rods
- rod
- reduced
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению диэлектрической проницаемости материала опорных стержней для ламп бегущей волны. Техническим результатом является ослабление ограничительного условия «малости возмущения» самого чувствительного к диэлектрическим потерям доминантного ТМ010-вида колебаний измерительного неперестраиваемого резонатора, предназначенного для измерений стержней с приведенным радиусом , где R - радиус пустого резонатора, r1max - максимально допустимый радиус стержня на данной частоте, r - радиус измеряемого стержня. Определение диэлектрической проницаемости опорных стержней для ламп бегущей волны проводят с помощью двух неперестраиваемых резонаторов, настроенных на одну и ту же частоту f0 и расстройку Δf0, и двух калибровочных стержней с «охватывающими» измеряемые стержни приведенными радиусами S1 первого резонатора и S2 второго резонатора.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению диэлектрической проницаемости материала опорных стержней для ламп бегущей волны и других подобных приборов.
Способ основан на использовании двух неперестраиваемых резонаторов с осевыми отверстиями разных размеров для ввода контролируемых стержней, которые позволяют переразложить операторы возмущенных собственных функций и собственных значений исходных замкнутых полых резонаторов с диэлектриком по обращенным операторам частично заполненных измеряемым диэлектриком полуоткрытых измерительных резонаторов, один из которых удовлетворяет условиям теории «малых возмущений», а другой - нет.
Это позволяет правильно определять количество дополнительных резонаторов, требуемых для исключения погрешности определения диэлектрической проницаемости за счет излучения энергии из резонаторов в отверстия по предполагаемому поперечному сечению измеряемого стержня и его предполагаемой диэлектрической проницаемости, а также получить явные интерполяционные формулы, включающие измерения в разных резонаторах.
Известные резонаторные методы неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости материалов сводятся к измерению параметров пустого и заполненного (частично заполненного) резонатора, на базе которых и вычисляются диэлектрические свойства контролируемых материалов.
При этом существующие соотношения требуют либо тонких вычислительных процессов, либо применения явных простых формул первого приближения теории «малых возмущений», вызывающих, однако, такие размерные ограничения контролируемых образцов (особенно в коротковолновой части сантиметрового диапазона электромагнитных волн), что метод становится совершенно непригодным для практики.
Так, например, для наиболее простых и явных формул первого приближения Боргниса [1] (в наших обозначениях)
где ε', ε'' - действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости ε=ε'-jε'';
- тангенс угла диэлектрических потерь стержня радиусом r1, помещенного в пустой цилиндрический ТМ010-резонатор с резонансной частотой f0 и приведенной расстройкой частоты Δf0/f0, вызвавшего в нем изменение резонансной частоты и приведенной расстройки до значений f11 и Δf11/f11 соответственно,
существует серьезное ограничение, связывающее максимально допустимый радиус r1max стержня на данной частоте (т.е. при данном радиусе пустого резонатора R) с предполагаемым значением ε' диэлектрического материала в виде [2]
где . Здесь с - скорость света, f0 - резонансная частота пустого ТМ010-резонатора правильной цилиндрической формы поперечного сечения с радиусом R.
Это приближенное ограничение, например, для частот выше 10 ГГц и материалов с ε'>6 требует слишком малого радиуса r1max стержней, вплоть до 0,4 мм, что заметно повышает процент сломанных стержней в процессе их измерений.
В формулах (1) и (2):
Для ламп бегущей волны со спиральной замедляющей системой в качестве опорных изолирующих стержней обычно применяют теплопроводный низкопотерный материал в виде стержней протяженной длины (кратной 3-4 высотам измерительного резонатора), свойства которого необходимо оценивать на стержнях радиусом, большим по сечению, чем сечения, рекомендуемые ограничением (3).
Целью данного изобретения является ослабление ограничительного условия «малости возмущения» (3) самого чувствительного к диэлектрическим потерям доминантного ТМ010-вида колебаний измерительного неперестраиваемого резонатора, предназначенного для измерений стержней с приведенным радиусом .
Технический результат достигается с помощью перехода к двум неперестраиваемым резонаторам, настроенным на одну и ту же частоту f0 и расстройку Δf0, и двух калибровочных стержней с «охватывающими» измеряемые стержни приведенными радиусами и причем калибровочный стержень, вводимый в отверстие первого резонатора, имеет приведенный радиус , который удовлетворяет ограничительному условию (3), а калибровочный стержень второго резонатора, у которого приведенный радиус - нет, при этом , причем в качестве основного измерительного резонатора используется второй резонатор.
На основе формул второго приближения обращенного оператора возмущения резонаторов для «охватывающих» приведенных радиусов калибровочных стержней и линейной интерполяции в интервале получаем явные формулы для измерения партии стержней с приведенным радиусом в резонаторе с большими отверстиями под калибровочный стержень , характеризующийся изменением резонансной частоты и приведенной расстройкой .
В вышеприведенных обозначениях рабочими формулами являются
Источники информации
1. Borgnis F. Die elektrische Grundschwingumg des kreiszylindrischen Zweischichten-Hohlraum. Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, 1942, Bd 59, Heft 1, Seiten 22-26.
2. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: ГИФМЛ, 1963. Стр.102.
Claims (1)
- Способ определения диэлектрической проницаемости материала, например опорных стержней для лампы бегущей волны, включающий измерения на двух неперестраиваемых частично открытых цилиндрических ТМ010-резонаторах, настроенных на одну и ту же частоту f0 и расстройку Δf0, с двумя калибровочными стержнями, причем стержень, вводимый в отверстие первого резонатора, имеет приведенный радиус
(где - радиус каждого резонатора, здесь с - скорость света, f0 - резонансные частоты пустых резонаторов)
меньший, чем величина
(где ε' - действительная часть диэлектрической проницаемости ε=ε'-j·ε''), причем стержень, вводимый в отверстие второго резонатора, имеет приведенный радиус , больший, чем та же величина , при а в качестве основного измерительного резонатора используется второй резонатор и определение диэлектрической проницаемости измеряемых стержней с приведенными радиусами осуществляется по формулам, справедливым в интервале приведенных радиусов калибровочных стержней .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010136588/28A RU2449300C1 (ru) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Способ определения диэлектрической проницаемости материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010136588/28A RU2449300C1 (ru) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Способ определения диэлектрической проницаемости материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010136588A RU2010136588A (ru) | 2012-03-10 |
RU2449300C1 true RU2449300C1 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=46028810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010136588/28A RU2449300C1 (ru) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Способ определения диэлектрической проницаемости материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449300C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552106C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-06-10 | 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-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины покрытий на металле |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1401404A1 (ru) * | 1986-12-29 | 1988-06-07 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Устройство дл измерени параметров диэлектриков |
SU1589220A1 (ru) * | 1988-04-07 | 1990-08-30 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Способ контрол параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму |
SU1626136A1 (ru) * | 1989-02-20 | 1991-02-07 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Устройство дл измерени комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ |
SU1651238A1 (ru) * | 1989-03-03 | 1991-05-23 | Предприятие П/Я А-7840 | Измеритель параметров диэлектрических материалов |
SU1707570A1 (ru) * | 1989-04-03 | 1992-01-23 | Обнинское научно-производственное объединение "Технология" | Способ определени диэлектрической проницаемости |
RU2003991C1 (ru) * | 1991-07-03 | 1993-11-30 | Институт проблем машиностроени АН Украины | Устройство дл определени диэлектрической проницаемости материала |
US5811973A (en) * | 1994-03-14 | 1998-09-22 | Baker Hughes Incorporated | Determination of dielectric properties with propagation resistivity tools using both real and imaginary components of measurements |
RU2365926C1 (ru) * | 2008-02-04 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ определения диэлектрической проницаемости криволинейного слоя материала и устройство для его осуществления |
-
2010
- 2010-08-31 RU RU2010136588/28A patent/RU2449300C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1401404A1 (ru) * | 1986-12-29 | 1988-06-07 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Устройство дл измерени параметров диэлектриков |
SU1589220A1 (ru) * | 1988-04-07 | 1990-08-30 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Способ контрол параметров диэлектриков, имеющих цилиндрическую форму |
SU1626136A1 (ru) * | 1989-02-20 | 1991-02-07 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Устройство дл измерени комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ |
SU1651238A1 (ru) * | 1989-03-03 | 1991-05-23 | Предприятие П/Я А-7840 | Измеритель параметров диэлектрических материалов |
SU1707570A1 (ru) * | 1989-04-03 | 1992-01-23 | Обнинское научно-производственное объединение "Технология" | Способ определени диэлектрической проницаемости |
RU2003991C1 (ru) * | 1991-07-03 | 1993-11-30 | Институт проблем машиностроени АН Украины | Устройство дл определени диэлектрической проницаемости материала |
US5811973A (en) * | 1994-03-14 | 1998-09-22 | Baker Hughes Incorporated | Determination of dielectric properties with propagation resistivity tools using both real and imaginary components of measurements |
RU2365926C1 (ru) * | 2008-02-04 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ определения диэлектрической проницаемости криволинейного слоя материала и устройство для его осуществления |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552106C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-06-10 | 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-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины покрытий на металле |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010136588A (ru) | 2012-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10553926B2 (en) | Coaxial resonant cavity and system and method for measuring dielectric constant of material | |
CN109521079B (zh) | 一种多频点材料测试系统及方法 | |
Andreev et al. | Measurement of dielectric material properties using coupled biconical resonators | |
RU2449300C1 (ru) | Способ определения диэлектрической проницаемости материала | |
Yu et al. | Spherical-sapphire-based whispering gallery mode resonator thermometer | |
Bondarenko et al. | High-Q modes in irregular hybrid structures | |
Egorov | Resonance methods for microwave studies of dielectrics | |
KR20090039287A (ko) | 유전율 측정을 위한 공진기 장치 | |
CN116027116A (zh) | 基于TM0np模平行平板介质谐振器的介电常数测试装置 | |
Shwaykani et al. | Dielectric spectroscopy for planar materials using guided and unguided electromagnetic waves | |
Adams et al. | Sample shape correction factors for cavity perturbation measurements | |
Costa et al. | Dielectric permittivity measurement technique based on waveguide FSS filters | |
RU2744158C1 (ru) | Способ измерения комплексных диэлектрической и магнитной проницаемостей поглощающих материалов | |
JP2015227838A (ja) | 誘電特性測定方法 | |
Andreev et al. | Measurement of the dielectric properties of paratellurite at microwaves using a biconical resonator | |
Taeb et al. | A low cost and sensitive sensor based on the Whispering Gallery Mode at D-band | |
Andreev et al. | The effect of cylindricity and coaxiality deviations of samples on measurement error of the permittivity using a biconical resonator | |
Faz et al. | Electric field homogeneity optimization by dielectric inserts for improved material sensing in a cavity resonator | |
Shu et al. | Millimeter wave measurement of the low-loss dielectric in vacuum electronic devices with reflection-type hemispherical open resonator | |
Faz et al. | A cylindrical cavity resonator for material measurements with coupled resonant modes for sensing and position offset compensation of the dielectric specimen | |
Czekala et al. | Beam Waist in a Plano-Concave Fabry-Perot Open Resonator | |
Chen et al. | Effects of cavity dimensions in split-post dielectric resonator technique for complex permittivity measurements | |
RU2811857C1 (ru) | Способ определения диэлектрических свойств деструктирующих материалов при нагреве | |
US20220334081A1 (en) | Apparatus for measuring at least one electromagnetic property of a sample of material | |
CN112736429B (zh) | 一种基于介质加载的高灵敏传感天线及设计方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120731 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |