RU2665593C1 - Material dielectric properties measuring method and device for its implementation - Google Patents
Material dielectric properties measuring method and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665593C1 RU2665593C1 RU2017133699A RU2017133699A RU2665593C1 RU 2665593 C1 RU2665593 C1 RU 2665593C1 RU 2017133699 A RU2017133699 A RU 2017133699A RU 2017133699 A RU2017133699 A RU 2017133699A RU 2665593 C1 RU2665593 C1 RU 2665593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- wave
- phase
- dielectric constant
- dielectric
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 84
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 11
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике измерения диэлектрической проницаемости в свободном пространстве.The invention relates to techniques for measuring dielectric constant in free space.
Известные методы измерения диэлектрической проницаемости в волноводе и резонаторе, имея высокую точность и чувствительность обладают существенным недостатком: узкополосностью в частотном диапазоне [Егоров В.Н. Резонансные методы исследования диэлектриков на С.В.Ч. Приборы и техника эксперимента. №2, 2007 с. 5-38.].Known methods for measuring the dielectric constant in the waveguide and resonator, having high accuracy and sensitivity, have a significant drawback: narrowband in the frequency range [Egorov V.N. Resonance methods for the study of dielectrics on S.V.Ch. Instruments and experimental technique. No. 2, 2007 p. 5-38.].
Диэлектрические свойства материала в свободном пространстве определяют сравнительными измерениями мощности и фазы волны, распространяющейся между передающей и приемной антеннами без образца материала и проходящей через образец материала или отражающейся от него [Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах М., Физматгиз, 1963, 404 стр. А.А. Беляев, А.М. Романов, В.В. Широков, Е.М. Шульдешов. Измерение диэлектрической проницаемости стеклосотопласта в свободном пространстве. Электронный научный журнал «ТРУДЫ ВИАМа», №5, 2014, с. 1-8. Валеев Г.Г. Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями в СВЧ диапазоне. Патент РФ №2613810. От 06.10.2015. Воробьев Е.А. Радиоволновой контроль судовых радиотехнических конструкций и материалов. - Л., Судостроение, 1986, 84 стр, (22 стр). Федюнин П.А., Каберов С.Р., Дмитриев Д.А., Федоров Н.П. СВЧ-способ определения комплексной диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрических пластин. Патент РФ №2249178. От 10.09.2004. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. В.В. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение. 1986, 488 с.].The dielectric properties of the material in free space are determined by comparative measurements of the power and phase of the wave propagating between the transmitting and receiving antennas without a material sample and passing through or reflected from the material sample [A. Brandt The study of dielectrics at microwave frequencies M., Fizmatgiz, 1963, 404 pp. A.A. Belyaev, A.M. Romanov, V.V. Shirokov, E.M. Shuldeshov. Measurement of the dielectric constant of fiberglass in free space. Electronic scientific journal "VIAM WORKS", No. 5, 2014, p. 1-8. Valeev G.G. A method for measuring the relative complex dielectric constant of a material with losses in the microwave range. RF patent No. 2613810. From 10/06/2015. Vorobiev E.A. Radio wave control of ship radio engineering structures and materials. - L., Shipbuilding, 1986, 84 pp., (22 pp.). Fedyunin P.A., Kaberov S.R., Dmitriev D.A., Fedorov N.P. Microwave method for determining the complex permittivity and thickness of dielectric plates. RF patent No. 229178. From 10.09.2004. Devices for non-destructive testing of materials and products. In 2 books. Prince 1 / Ed. V.V. Klyueva. - 2nd ed., Revised. and add. - M: Engineering. 1986, 488 p.].
В работе [Воробьев Е.А. Радиоволновой контроль судовых радиотехнических конструкций и материалов. - Л., Судостроение, 1986, 84 стр, (22 стр).] описаны способы определения диэлектрической проницаемости материала по мощности и фазе прошедшей волны и отраженной волны, а также применение СВЧ-измерителя в качестве приемной аппаратуры.In the work [Vorobev EA Radio wave control of ship radio engineering structures and materials. - L., Shipbuilding, 1986, 84 pages, (22 pages).] Describes methods for determining the dielectric constant of a material by the power and phase of a transmitted wave and a reflected wave, as well as the use of a microwave meter as receiving equipment.
В работах [Валеев Г.Г. Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями в СВЧ диапазоне. Патент РФ №2613810. От 06.10.2015. Федюнин П.А., Каберов С.Р., Дмитриев Д.А., Федоров Н.П. СВЧ-способ определения комплексной диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрических пластин. Патент РФ №2249178. От 10.09.2004.] описаны способы определения диэлектрической проницаемости материала по мощности и фазе отраженной волны от пластины, расположенной под углом Брюстера.In the works [Valeev G.G. A method for measuring the relative complex dielectric constant of a material with losses in the microwave range. RF patent No. 2613810. From 10/06/2015. Fedyunin P.A., Kaberov S.R., Dmitriev D.A., Fedorov N.P. Microwave method for determining the complex permittivity and thickness of dielectric plates. RF patent No. 229178. On September 10, 2004.] Methods for determining the dielectric constant of a material by the power and phase of the reflected wave from a plate located at an angle of Brewster are described.
Для получения расширенной информации о физической и химической структуре исследуемого материала требуется исследования материалов в широкой частотной области с увеличением граничных частот, где размеры резонансных систем становятся сравнимыми в длиной волны, поэтому направление развития методов исследований свойств диэлектрических материалов связано с использованием в радиодиапазоне оптических методов в свободном пространстве для которых, с созданием СВЧ-измерителей в виде широкополосных анализаторов цепей, достигнут прогресс в приборном обеспечении.To obtain extended information on the physical and chemical structure of the material under study, it is necessary to study materials in a wide frequency domain with an increase in the boundary frequencies, where the dimensions of the resonant systems become comparable in wavelength, therefore, the direction of development of methods for studying the properties of dielectric materials is associated with the use of free-range optical methods in the radio range space for which, with the creation of microwave meters in the form of broadband network analyzers, progress has been made in instrumentation.
Вместе с тем методы измерения в свободном пространстве обладают многими методическими недостатками, которые приводят к погрешности производимых измерений до уровня 10% по диэлектрической проницаемости и не высокой точностью определения тангенса угла диэлектрических потерь.At the same time, measurement methods in free space have many methodological shortcomings that lead to errors in measurements up to 10% in terms of dielectric constant and low accuracy in determining the dielectric loss tangent.
Недостатком метода измерения диэлектрической проницаемости в свободном пространстве является требование к высокой точности изготовления образцов пластин протяженных размеров на уровне 0,05 мм, что с технологической точки зрения при больших размерах образцов трудно выполнимо. Высокие требования предъявляются также к радиотехническому качеству измерительного полигона и точности измерительной аппаратуры. При всех недостатках присущих методу измерения диэлектрических материалов в свободном пространстве его важное преимущество состоит в возможности получения зависимостей диэлектрической проницаемости от частоты в широкой полосе.The disadvantage of the method of measuring the dielectric constant in free space is the requirement for high precision manufacturing of samples of plates of extended sizes at the level of 0.05 mm, which from a technological point of view with large sizes of samples is difficult to do. High requirements are also imposed on the radio-technical quality of the measuring range and the accuracy of the measuring equipment. Despite all the shortcomings inherent in the method of measuring dielectric materials in free space, its important advantage is the possibility of obtaining the dependences of the dielectric constant on frequency in a wide band.
Наиболее близкими техническим решением является способ измерения диэлектрической проницаемости материала [Nicolson A.M. and Ross G.F. // IEEE Trans. Instrum. Meas. - 1970. - v. l9 - p. 377-382.].The closest technical solution is a method of measuring the dielectric constant of the material [Nicolson A.M. and Ross G.F. // IEEE Trans. Instrum. Meas. - 1970. - v. l9 - p. 377-382.].
Описан способ измерения диэлектрических свойств материала, включающий измерение мощности и фазы прошедшей волны через образец материала, измерение мощности и фазы отраженной волны от образца материала, вычисление изменения мощности и фазы, с образцом материала и без него, определение по изменениям величин мощности и фаз диэлектрических свойств образца материала.A method for measuring the dielectric properties of a material is described, including measuring the power and phase of a transmitted wave through a material sample, measuring the power and phase of the reflected wave from a material sample, calculating the changes in power and phase, with and without a material sample, determining the changes in the values of power and phases of dielectric properties sample material.
Наиболее близким является устройство для измерения диэлектрической проницаемости материала [А.А. Беляев, А.М. Романов, В.В. Широков, Е.М. Шульдешов. Измерение диэлектрической проницаемости стеклосотопласта в свободном пространстве. Электронный научный журнал «ТРУДЫ ВИАМа», №5, 2014, с. 1-8.], включающее СВЧ-измеритель, генераторный выход которого соединен с передающей антенной, а приемный вход с приемной антенной, подставка под образец расположенная между антеннами, управляющий компьютер, соединенный с СВЧ-измерителем.The closest is a device for measuring the dielectric constant of the material [A.A. Belyaev, A.M. Romanov, V.V. Shirokov, E.M. Shuldeshov. Measurement of the dielectric constant of fiberglass in free space. Electronic scientific journal "VIAM WORKS", No. 5, 2014, p. 1-8.], Including a microwave meter, the generator output of which is connected to the transmitting antenna, and the receiving input to the receiving antenna, a sample stand located between the antennas, a control computer connected to the microwave meter.
Определение величины изменения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в свободном пространстве производится динамическим методом сравнения мощностей и фаз прошедшей или отраженной волн без и с образцом материала при его помещении в область испытательного полигона. В качестве измерительных устройств применяются приемная и передающая антенны, настроенные специальным образом, так чтобы уменьшить искажения, вносимые вторичными волнами рассеяния и интерференции, возникающие на краях образца испытуемого материала.The change in dielectric constant and dielectric loss tangent in free space is determined by the dynamic method of comparing the powers and phases of transmitted or reflected waves without and with a sample of the material when it is placed in the test area. The receiving and transmitting antennas, tuned in a special way, are used as measuring devices in order to reduce the distortions introduced by the secondary scattering and interference waves arising at the edges of the sample of the test material.
Недостатком представленных способа и устройства является низкая точность измерения диэлектрической проницаемости в полосе частот.The disadvantage of the presented method and device is the low accuracy of measuring the dielectric constant in the frequency band.
Целью изобретения является повышение точности измерения в свободном пространстве частотной зависимости диэлектрической проницаемости образца материала в широкой полосе частот.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement in free space of the frequency dependence of the dielectric constant of a material sample in a wide frequency band.
Цель достигается тем, что предложен способ измерения диэлектрических свойств материала, включающий измерение на СВЧ измерителе мощности и фазы прошедшей волны без образца материала, расположение образца материала на подставке в центре полигона между передающей антенной, приемной антенной, измеряющей прошедшую волну, и приемной антенной, измеряющей отраженную волну, измерение мощности и фазы прошедшей волны через образец материала, измерение угловой зависимости мощности и фазы отраженной волны от образца материала, определение угла Брюстера по минимуму угловой зависимости сигнала отраженного от образца материала, вычисление изменения мощности и фазы прошедшей и отраженной волн, с расположенным образцом материала и без него, определение по изменению мощности и фазы прошедшей и отраженных волн диэлектрической проницаемости образца материала, отличающийся тем, что образец материала располагают и поворачивают относительно падающей волны и по максимуму мощности прошедшей волны в диапазоне частот находят угол Брюстера, затем образец материала на подставке устанавливают под найденным углом Брюстера, измеряют мощность и фазу прошедшей волны и по изменению фазы прошедшей волны в полосе частот по формуле рассчитывают предварительную частотную зависимость величины диэлектрической проницаемости образца материала, выбирают ряд частот внутри частотного диапазона, последовательно устанавливая на СВЧ-измерителе, а по предварительно определенной величине диэлектрической проницаемости на каждой установленной частоте рассчитывают угол Брюстера, после чего поворачивают образец материала на подставке, устанавливая рассчитанный угол Брюстера, по изменению фазы прошедшей волны, измеренной СВЧ-измерителем, вновь рассчитывают диэлектрическую проницаемость материала образца на установленной частоте, затем на каждой частоте вращают образец материала вблизи угла Брюстера и синхронно с ним приемную антенну, принимающую отраженную волну, записывают зависимость изменения фазы отраженной волны от угла падающей волны на образец материала и по градиенту угловой зависимости фазы отраженной волны расчетом по формуле определяют тангенс угла диэлектрических потерь материала образца, проведя определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь на всех выбранных частотах, записывают частотные зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.The goal is achieved by the fact that the proposed method for measuring the dielectric properties of a material, including measuring on a microwave power meter and the phase of the transmitted wave without a material sample, the location of the material sample on a stand in the center of the polygon between the transmitting antenna, the receiving antenna measuring the transmitted wave, and the receiving antenna measuring reflected wave, measuring the power and phase of the transmitted wave through the material sample, measuring the angular dependence of the power and phase of the reflected wave on the material sample, determining the angle B the hysteresis to minimize the angular dependence of the signal reflected from the sample material, calculating the change in power and phase of the transmitted and reflected waves, with the sample material located and without it, determining the change in power and phase of the transmitted and reflected waves of the dielectric constant of the material sample, characterized in that the material sample position and rotate relative to the incident wave and the maximum power of the transmitted wave in the frequency range find the Brewster angle, then a sample of material on the stand set They are measured at the found Brewster angle, the power and phase of the transmitted wave are measured, and the preliminary frequency dependence of the dielectric constant of the material sample is calculated using the formula for the transmitted wave phase in the frequency band, a number of frequencies are selected within the frequency range, sequentially installed on the microwave meter, and preliminarily at a certain value of the dielectric constant at each set frequency, the Brewster angle is calculated, after which the sample of material is rotated on a stand, set By calculating the calculated Brewster angle, the dielectric constant of the sample material at the set frequency is calculated again from the phase change of the transmitted wave measured by the microwave meter, then the material sample is rotated at each frequency near the Brewster angle, and the dependence of the change is recorded simultaneously with the receiving antenna receiving the reflected wave the phase of the reflected wave from the angle of the incident wave on the sample of the material and the gradient of the angular dependence of the phase of the reflected wave by calculation according to the formula determine the tangent of the dielectric angle an insulating loss of sample material, having the permittivity determination and a dielectric loss tangent at all selected frequencies is recorded frequency dependence of the dielectric constant and dielectric loss tangent.
Для достижения цели изобретения предложено устройство для измерения диэлектрических свойств материала, включающее передающую антенну, приемную антенну, принимающую прошедшую волну через образец материала, приемную антенну, принимающую отраженную волну от образца материала, подставку для крепления образца материала, СВЧ-измеритель, соединенный с управляющим компьютером, отличающееся тем, что антенны установлены так, что электрические векторы антенн лежат в горизонтальной плоскости падения волны на образец материала, приемная антенна, принимающая отраженную волну, расположена на платформе, установленной соосно с подставкой для образца материала, с возможностью их вращения вокруг оси, причем платформа и подставка снабжены датчиками угла поворота и двигателями с блоками управления, подключенными к управляющему компьютеру, а приемные антенны подключены к СВЧ-измерителю через коммутатор, соединенный с управляющим компьютером.To achieve the objective of the invention, there is provided a device for measuring the dielectric properties of a material, including a transmitting antenna, a receiving antenna receiving a transmitted wave through a material sample, a receiving antenna receiving a reflected wave from a material sample, a stand for attaching a material sample, a microwave meter connected to a control computer characterized in that the antennas are mounted so that the electrical vectors of the antennas lie in the horizontal plane of the wave incident on the sample material, the receiving antennas receiving the reflected wave is located on a platform mounted coaxially with the stand for the sample material, with the possibility of rotation around the axis, and the platform and stand are equipped with angle sensors and motors with control units connected to the control computer, and the receiving antennas are connected to microwave meter through a switch connected to the control computer.
Как установили авторы, изменение фазы, прошедшей или отраженной волн, для любой частоты и при обеих поляризациях и любых углов падения волны на плоскую пластину при взаимодействии падающей и отраженной волн в зависимости от электрической толщины пластины имеют гармонический вид, кроме случая при падения плоской волны с параллельной поляризацией под углом Брюстера, для которой зависимость изменения фазы от толщины пластины линейна из-за отсутствия отраженной волны. Это приводит к тому, что методы определения диэлектрической проницаемости в свободном пространстве, основанные на измерениях фазы прошедшей или отраженной волн, для несогласованной по электрической толщине стенки, имеют значительную погрешность. Для определения величины погрешности определения диэлектрической проницаемости методом свободного пространства при нулевом угле падения волны на плоскую пластину промоделируем условия эксперимента определив зависимость диэлектрической проницаемости от частоты по схеме рисунка 4.2.1. в полосе частот от 1 до 20 ГГц, считая пластину однородной и изготовленной из однородного материала толщиной d=9 мм, например, из диоксида кремния (кварцевого стекла) с диэлектрической проницаемостью ε=3,81 и тангенсом угла диэлектрических потерь tgδ=0,0001, которые измерены на частоте 10 ГГц по ГОСТ Р 8.623-2015 резонаторным методом. На первом этапе рассчитаем мощность и фазу прошедшей волны (Δϕ(f)) для параллельной поляризации падающей волны в диапазоне частот от 1 до 20 ГГц, а затем из этих расчетных данных определим величину диэлектрической проницаемости по формуле:As the authors found, a change in the phase of transmitted or reflected waves for any frequency and for both polarizations and any angles of incidence of a wave on a flat plate during the interaction of the incident and reflected waves depending on the electric thickness of the plate has a harmonic shape, except for the case when a plane wave with parallel polarization at a Brewster angle, for which the dependence of the phase change on the plate thickness is linear due to the absence of a reflected wave. This leads to the fact that the methods for determining the dielectric constant in free space, based on measurements of the phase of transmitted or reflected waves, for a wall that is inconsistent in electric thickness, have a significant error. To determine the error in determining the dielectric constant by the free space method at a zero angle of incidence of the wave on a flat plate, we simulate the experimental conditions by determining the frequency dependence of the dielectric constant according to the scheme in Figure 4.2.1. in the frequency range from 1 to 20 GHz, considering the plate to be homogeneous and made of a homogeneous material with a thickness d = 9 mm, for example, silicon dioxide (quartz glass) with a dielectric constant ε = 3.81 and dielectric loss tangent tanδ = 0.0001 which are measured at a frequency of 10 GHz according to GOST R 8.623-2015 by the resonator method. At the first stage, we calculate the power and phase of the transmitted wave (Δϕ (f)) for the parallel polarization of the incident wave in the frequency range from 1 to 20 GHz, and then from these calculated data we determine the dielectric constant by the formula:
где с - скорость света.where c is the speed of light.
Расчетная модель, описывающая представленный эксперимент, основывается на матричном методе расчета прохождения плоской волны через пластину диэлектрического материала [Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973. - 720 с.]. При использовании алгоритма расчетной модели в виде программного продукта исчезает необходимость вывода аналитических формул, связывающих косвенные параметры, полученные в ходе эксперимента с диэлектрическими свойствами, как это сделано, например, в [Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах М., Физматгиз, 1963, 404 стр.], достаточно, моделируя в программе условия эксперимента, рассчитывать выходные данные.The calculation model describing the presented experiment is based on the matrix method of calculating the passage of a plane wave through a plate of a dielectric material [Born M., Wolf E. Fundamentals of optics. - M .: Nauka, 1973. - 720 p.]. When using the algorithm of the calculation model in the form of a software product, the need to derive analytical formulas that relate the indirect parameters obtained during the experiment with dielectric properties disappears, as was done, for example, in [Brandt A.A. The study of dielectrics at microwave frequencies M., Fizmatgiz, 1963, 404 pp.], It is sufficient, simulating the experimental conditions in the program, to calculate the output data.
Результаты расчета частотной зависимости фазы прошедшей волны по модели эксперимента представлены на Фиг. 1.The results of calculating the frequency dependence of the phase of the transmitted wave according to the experimental model are presented in FIG. one.
Из Фиг. 1 видно, что частотная зависимость фазы имеет гармонический вид. Используя частотные зависимости фазы прошедшей волны по формуле (1) проведены расчеты диэлектрической проницаемости в зависимости от частоты, результаты которых представлены на Фиг. 2, а на Фиг. 3 представлены частотные зависимости величин погрешности определения диэлектрической проницаемости материала пластины по фазе прошедшей волны для различных углов падения.From FIG. Figure 1 shows that the frequency dependence of the phase has a harmonic form. Using the frequency dependences of the phase of the transmitted wave according to formula (1), the dielectric constant was calculated as a function of frequency, the results of which are presented in FIG. 2, and in FIG. Figure 3 shows the frequency dependences of the error in determining the dielectric constant of the plate material by the phase of the transmitted wave for different angles of incidence.
Из Фиг. 3 видно, что для радиочастотного диапазона точность определения диэлектрической проницаемости материала пластины методом свободного пространства существенно зависит от электрической толщины пластины и становится приемлемой, когда она кратна четверть длине волны, как видно из сравнения Фиг. 3 и таблицы 1, так как при четверть волновой электрической толщине пластины уменьшается величина отраженной волны и в этих точках зависимость фазы от электрической толщины становится линейной.From FIG. 3 shows that for the radio frequency range, the accuracy of determining the dielectric constant of the plate material by the free space method substantially depends on the electric thickness of the plate and becomes acceptable when it is a multiple of a quarter of the wavelength, as can be seen from a comparison of FIG. 3 and Table 1, since at a quarter of the wave electric thickness of the plate, the value of the reflected wave decreases and at these points the dependence of the phase on the electric thickness becomes linear.
Из проведенного анализа видно, что в области радиодиапазона реализовать метод определения диэлектрической проницаемости в свободном пространстве в широкой полосе для малых величин угла падения с приемлемой для практики точностью не представляется возможным. Как показывают проведенные расчеты, основной причиной высокой погрешности определения диэлектрической проницаемости в методе свободного пространства является интерференция волн подающей и отраженной от образца материала. При отсутствии отраженной волны методическая погрешность определения диэлектрической проницаемости в свободном пространстве отсутствует.It can be seen from the analysis that in the radio range, it is not possible to implement a method for determining the permittivity in free space in a wide band for small values of the angle of incidence with accuracy acceptable for practice. As the calculations show, the main reason for the high error in determining the dielectric constant in the free space method is the interference of the waves of the feed and reflected from the material sample. In the absence of a reflected wave, there is no methodological error in determining the dielectric constant in free space.
При проведении расчетов изменения фазы прошедшей волны авторами было установлено, что для параллельной поляризации при падении волны под углом Брюстера зависимость фазы прошедшей волны линейна и не зависит от электрической и геометрической толщин, а также от частоты электромагнитной волны.When calculating the phase change of the transmitted wave, the authors found that for parallel polarization when the wave is incident at the Brewster angle, the dependence of the phase of the transmitted wave is linear and does not depend on the electric and geometric thicknesses, as well as on the frequency of the electromagnetic wave.
Из частотных зависимостей фазы прошедшей волны по формуле (1) проведены расчеты зависимостей диэлектрической проницаемости от частоты, результаты которых представлены на Фиг. 4. На Фиг. 5 представлены частотные зависимости величин погрешности определения диэлектрической проницаемости по фазе прошедшей волны для различных углов падения близи угла Брюстера для диэлектрической проницаемости пластины равной ε'=3,81.From the frequency dependences of the phase of the transmitted wave according to formula (1), the dependences of the dielectric constant on frequency were calculated, the results of which are presented in FIG. 4. In FIG. Figure 5 shows the frequency dependences of the error in determining the dielectric constant from the phase of the transmitted wave for various angles of incidence near the Brewster angle for the dielectric constant of the plate equal to ε '= 3.81.
Из Фиг. 4 и 5 видно, что при реализации угла падения близкого к величине угла Брюстера погрешность определения диэлектрической проницаемости по фазе прошедшей волны резко падает, а при угле падения равного углу Брюстера методическая погрешность определения зависимости диэлектрической проницаемости образца материала в методе свободного пространства равна нулю.From FIG. Figures 4 and 5 show that when the angle of incidence is close to the Brewster angle, the error in determining the dielectric constant from the phase of the transmitted wave drops sharply, and when the angle of incidence is equal to the Brewster angle, the methodical error in determining the dependence of the dielectric constant of the material sample in the free space method is zero.
Авторы определили основные операции в реализации метода определения частотной зависимости диэлектрической проницаемости образца материала пластины в свободном пространстве по результатам измерения:The authors determined the main operations in the implementation of the method for determining the frequency dependence of the dielectric constant of a sample of plate material in free space according to the measurement results:
1. Определение предварительного значения диэлектрической проницаемости образца материала на одной фиксированной частоте, f=10 ГГц, сначала по найденному углу падения волны, соответствующего одновременно максимуму прошедшей волны и минимуму отраженной, определяют угол Брюстера, например, для кварцевого стекла αБрюстера=62,873° толщина пластины d=5 мм;1. Determination of the preliminary value of the dielectric constant of a material sample at one fixed frequency, f = 10 GHz, first using the found angle of incidence of the wave, which corresponds simultaneously to the maximum of the transmitted wave and the minimum of reflected, determine the Brewster angle, for example, for quartz glass α Brewster = 62.873 ° thickness plates d = 5 mm;
2. Вычисление по формуле: ε’=tan2αБрюстера диэлектрической проницаемости, ε'(10 ГГц)=3,81 на фиксированной частоте;2. Calculation according to the formula: ε '= tan 2 α Brewster's dielectric constant, ε' (10 GHz) = 3.81 at a fixed frequency;
3. Устанавливают пластину испытуемого материала под углом поворота для падающей волны, равного αБрюстера=62,873°;3. Set the plate of the test material at an angle of rotation for the incident wave equal to Brewster's = 62.873 °;
4. Измеряют фазу прошедшей волны в полосе частот Δϕ(f);4. Measure the phase of the transmitted wave in the frequency band Δϕ (f);
5. По формуле:5. According to the formula:
определяют частотную зависимость эффективной диэлектрической проницаемости материала пластины.determine the frequency dependence of the effective dielectric constant of the plate material.
Определение диэлектрической проницаемости по фазе прошедшей волны через образец материала, установленный под углом Брюстера, позволяет устранить неопределенность, связанную с кратностью резонансных электрических толщин и производить измерение образцов с различными толщинами (с толщинами значительной толщины по сравнению с длиной волны) с более высокой точностью, чем в известных способах.Determination of the dielectric constant by the phase of the transmitted wave through a material sample installed at a Brewster angle allows us to eliminate the uncertainty associated with the multiplicity of resonant electric thicknesses and to measure samples with different thicknesses (with thicknesses of significant thickness compared to the wavelength) with higher accuracy than in known methods.
Для анализа преимуществ предложенного способа и для определения методической погрешности способа определения диэлектрической проницаемости образца материала в полосе частот проведем моделирование схемы эксперимента, рассчитывая фазу прошедшей волны для пластины с расположенной под углом αБрюстера=62,873°, соответствующему углу Брюстера для ε'(10 ГГц)=3,81 при параллельной поляризации падающей волны для различных значений диэлектрической проницаемости пластины, которая может наблюдаться в эксперименте ε'(1-20 ГГц)=2,0÷5,0, а затем по формуле (2) определим из рассчитанной фазы в полосе частот априорно заданную диэлектрическую проницаемость пластины.To analyze the advantages of the proposed method and to determine the methodological error of the method for determining the dielectric constant of a material sample in the frequency band, we will simulate the experimental design by calculating the phase of the transmitted wave for a plate with Brewster angle α = 62.873 ° corresponding to the Brewster angle for ε '(10 GHz) = 3.81 with parallel incident wave polarization for different values of the dielectric constant of the plate, which can be observed in the experiment ε '(1-20 GHz) = 2.0 ÷ 5.0, and then according to the formula ( 2) we determine from the calculated phase in the frequency band the a priori specified dielectric constant of the plate.
На Фиг. 6 представлены результаты расчета погрешности определения частотной зависимости диэлектрической проницаемости пластины относительно ее априорных значений в диапазоне возможных изменений: 2,0; 3,0; 4,0; 5,0.In FIG. 6 presents the results of calculating the error in determining the frequency dependence of the dielectric constant of the plate relative to its a priori values in the range of possible changes: 2.0; 3.0; 4.0; 5.0.
Из Фиг. 6 видно, что методическая погрешность определения диэлектрической проницаемости от 2 до 5 в полосе частот от 1 до 20 ГГц не превосходит 2,2%.From FIG. Figure 6 shows that the methodological error in determining the dielectric constant from 2 to 5 in the frequency band from 1 to 20 GHz does not exceed 2.2%.
При уменьшении интервала изменения диэлектрической проницаемости в полосе частот погрешность снижается так, что, как видно из Фиг. 6, при уменьшении интервала возможного изменения диэлектрической проницаемости материала испытуемой пластины от 3 до 5 в полосе частот от 1 до 20 ГГц методическая погрешность не превосходит 1%.With a decrease in the dielectric constant in the frequency band, the error decreases so that, as can be seen from FIG. 6, with a decrease in the interval of a possible change in the dielectric constant of the material of the test plate from 3 to 5 in the frequency band from 1 to 20 GHz, the methodical error does not exceed 1%.
Рассчитаем инструментальную погрешность определения диэлектрической проницаемости предложенным способом. Прологарифмируем выражение (2):We calculate the instrumental error in determining the dielectric constant by the proposed method. We proceed with the expression (2):
Запишем:We write:
Абсолютная погрешность определения диэлектрической проницаемости равна:The absolute error in determining the dielectric constant is:
где Δϕ - погрешность определения фазы которая при настройке и при применении компенсации изменения фазы в тракте СВЧ-измерителя составляет 1,5 град,where Δϕ is the error in determining the phase which, when setting up and when applying compensation for phase changes in the microwave meter path, is 1.5 degrees,
Δf=10⋅103 Гц - погрешность определения частоты для f=10⋅109 Гц,Δf = 10⋅10 3 Hz - error in determining the frequency for f = 10⋅10 9 Hz,
Δd=0,01 мм - погрешность изготовления толщины образца для d=5 мм,Δd = 0.01 mm - the error in the manufacture of the thickness of the sample for d = 5 mm,
Δα=0,012° - погрешность установки угла для αБрюстера=62,873°, соответствующего диоксиду кремния с ε=3,81.Δα = 0.012 ° - the error in setting the angle for Brewster α = 62.873 °, corresponding to silicon dioxide with ε = 3.81.
Основным источником аппаратных ошибок в определении диэлектрической проницаемости является погрешность измерения фазы прошедшей волны, так расчеты показывают, что инструментальная погрешность 
Основанием для введения операции по определению диэлектрической проницаемости образца материала по фазе прошедшей волны является то, что для параллельной поляризации при падении волны под углом Брюстера зависимость фазы прошедшей волны линейна и не зависит от электрической и геометрической толщин, а также от частоты электромагнитной волны, что значительно снижает погрешность определения диэлектрической проницаемости в полосе частот.The reason for introducing the operation to determine the dielectric constant of a material sample by the phase of the transmitted wave is that for parallel polarization when the wave is incident at the Brewster angle, the dependence of the phase of the transmitted wave is linear and does not depend on the electric and geometric thicknesses, as well as on the frequency of the electromagnetic wave, which is significantly reduces the error in determining the dielectric constant in the frequency band.
Основанием для введения операции по определению диэлектрической проницаемости образца материала по фазе прошедшей волны для параллельной поляризации при падении волны под углом Брюстера является то, что для предложенного способа в полосе частот методическая погрешность мала.The reason for introducing the operation to determine the dielectric constant of a material sample by the phase of the transmitted wave for parallel polarization when the wave is incident at the Brewster angle is that the methodological error in the frequency band is small.
Известно, что для материала с потерями задача прохождения волны через плоский слой становится неоднородной, тем не менее, так как в окончательных выражениях формулы Френеля зависят только от вещественного угла падения, а комплексный угол преломления исчезает, то моделирование задачи прохождения волны через слой с потерями заключается в решении классической задачи с использованием комплексного значения диэлектрической проницаемости материала.It is known that for a material with losses, the problem of passing a wave through a flat layer becomes inhomogeneous, however, since in the final expressions the Fresnel formulas depend only on the real angle of incidence, and the complex angle of refraction disappears, the simulation of the problem of passing a wave through a layer with losses is in solving the classical problem using the complex value of the dielectric constant of the material.
Например, наблюдающееся отличие величины разности фаз между падающей и отраженной волнами в теоретических расчетах и экспериментальных измерениях вблизи угла Брюстера, могут быть смоделированы в расчете введением диэлектрических потерь в материале пластины.For example, the observed difference in the phase difference between the incident and reflected waves in theoretical calculations and experimental measurements near the Brewster angle can be simulated in the calculation by introducing dielectric losses in the plate material.
На Фиг. 7 представлены расчетные зависимости разности фаз между отраженной и падающей плоскими волнами вблизи угла Брюстера. Видно, что наличие потерь в материале образца вызывает плавное, соответствующее экспериментальным наблюдениям изменение фазы, и только в расчете для материала без потерь наблюдается скачок фазы на π, соответствующий теоретическим представлениям [Хиппель А.Р. Диэлектрики и волны - М.: Из-во иностранной литературы. 1960. - 439 с. 3], поэтому в предлагаемом способе, по измеренным угловым зависимостям фазы отраженной волны, вблизи угла Брюстера, относительно падающей волны, по градиенту угловой фазовой характеристики S в точке, соответствующей углу Брюстера определяется тангенс угла диэлектрических потерь.In FIG. Figure 7 shows the calculated dependences of the phase difference between the reflected and incident plane waves near the Brewster angle. It can be seen that the presence of losses in the sample material causes a smooth phase change corresponding to experimental observations, and only in the calculation for a lossless material is a phase jump of π observed corresponding to theoretical concepts [A. Hippel Dielectrics and waves - M.: From foreign literature. 1960 .-- 439 p. 3], therefore, in the proposed method, from the measured angular dependences of the phase of the reflected wave, near the Brewster angle relative to the incident wave, the tangent of the dielectric loss angle is determined from the gradient of the angular phase characteristic S at the point corresponding to the Brewster angle.
Для подтверждения применимости в способе определения тангенса угла диэлектрических потерь по градиенту угловой зависимости фазы отраженной волны, проведем модельный расчет для образца материала из плавленого кварца с диэлектрической проницаемостью с ε=3,81, толщиной пластины d=5 мм, при изменении тангенса угла диэлектрических потерь в пределах tgδ=0,00001÷1,0.To confirm the applicability in the method for determining the dielectric loss tangent by the gradient of the angular dependence of the phase of the reflected wave, we carry out a model calculation for a sample of fused silica material with a dielectric constant with ε = 3.81, plate thickness d = 5 mm, with a change in the dielectric loss tangent within tgδ = 0.00001 ÷ 1.0.
Для определения тангенса угла диэлектрических потерь авторами предложена формула:To determine the dielectric loss tangent, the authors proposed the formula:
где S - градиент угловой фазовой характеристики отраженной волны при падении волны на образец материала под углом Брюстера. Градиент угловой фазовой характеристики определяется измерением фазы отраженной волны в двух угловых точках поворота образца материала относительно угла Брюстера:where S is the gradient of the angular phase characteristic of the reflected wave when the wave is incident on the material sample at the Brewster angle. The gradient of the angular phase characteristic is determined by measuring the phase of the reflected wave at two angular points of rotation of the material sample relative to the Brewster angle:
где ϕ1 - фаза измеренная в угловой точке α1, ϕ2 - фаза измеренная в угловой точке α2. Угловые точки для измерения выбираются симметрично относительно угла Брюстера или точки изменения фазы на величину π.where ϕ 1 is the phase measured at the corner point α 1 , ϕ 2 is the phase measured at the corner point α 2 . The corner points for the measurement are selected symmetrically with respect to the Brewster angle or the phase change point by π.
В таблице 2 приведены результаты расчета тангенса угла диэлектрических потерь материала образца, выполненные по формуле (3) с использованием модельных расчетов.Table 2 shows the results of calculating the dielectric loss tangent of the sample material, performed according to formula (3) using model calculations.
Основанием для введения операции по определению угла диэлектрических потерь по наклону угловой зависимости фазы отраженной волны образца материала для параллельной поляризации при падении волны под углом Брюстера является то, что для предложенной операции определение тангенса угла диэлектрических потерь по изменению фазы производится с большей точностью, чем по изменению мощностных характеристик, как в известных решениях, а так как в предложенном способе определение тангенса угла диэлектрических потерь не зависит от частоты и толщины образца материала, то аппаратурная погрешность определения так же ниже.The basis for the operation to determine the dielectric loss angle from the slope of the angular dependence of the phase of the reflected wave of the material sample for parallel polarization when the wave is incident at the Brewster angle is that for the proposed operation the determination of the dielectric loss tangent by phase change is more accurate than by changing power characteristics, as in the known solutions, and since in the proposed method the determination of the dielectric loss tangent does not depend on the frequency and thickness If a sample of material is used, then the hardware error of determination is also lower.
Предлагаемое устройство для измерения диэлектрических свойств образца материала в свободном пространстве представлено на фиг. 8.The proposed device for measuring the dielectric properties of a sample of material in free space is shown in FIG. 8.
На Фиг. 8 представлено устройство для измерения диэлектрических свойств материала в полосе частот.In FIG. 8 shows a device for measuring the dielectric properties of a material in a frequency band.
В устройстве подставка 1 для образца 2 установлена в центре между линейно-поляризованной передающей антенной 3, линейно-поляризованной приемной антенной 4, измеряющей прошедшую волну, и линейно-поляризованной приемной антенной 5, измеряющей отраженную волну. Раскрыв антенн ориентирован так, что вектор электрического поля лежит в плоскости падения волны на образец материала (в горизонтальной плоскости). Антенны 3 и 4 закреплены соосно и неподвижно, а антенна 5 на платформе 6, установленной соосно с подставкой под образец 1. Подставка 1 и платформа 6 оборудованы моторами с блоками управления и датчиками угла поворота, которые входят в их конструкции и на чертеже не показаны. Моторы, через блоки управления, и угловые датчики соединены с управляющим компьютером 7, который позволяет устанавливать взаимные угловые положения между антеннами 3, 4, 5 и образцом материала 2. В качестве СВЧ-измерителя 8 в схеме представлен анализатор цепей, который позволяет реализовать основное преимущество методов измерения в свободном пространстве диэлектрических свойств материала, измерение в широкой полосе частот. Дополнительно в схему введен коммутатор 9, который соединен с управляющим компьютером 7 и позволяет производить измерение мощности и фазы, прошедшей и отраженной волн, используя один вход СВЧ-измерителя.In the device, the
Основанием для введения в устройство для измерения диэлектрической проницаемости образца материала в свободном пространстве дополнительно платформы 6 с закрепленной антенной, принимающей отраженную волну, моторов с блоками управления и датчиками угла поворота является необходимость проведения высокоточных измерений угловых зависимостей мощности и фазы отраженной волны для определения тангенса угла диэлектрических потерь образца материала по градиенту угловой зависимости фазы отраженной волны и для высокоточной установки величины угла Брюстера падающей волны для точного измерения диэлектрической проницаемости образца материала по измерению угловой зависимости мощности и фазе прошедшей волны.The reason for introducing into the device for measuring the dielectric constant of a material sample in free space an
С использованием в качестве СВЧ измерителя векторный анализатор цепей, появляется возможность перекрыть единым приборным измерительным комплексом весь используемый в настоящее время радиочастотный диапазон для исследования диэлектрических материалов.Using a vector network analyzer as a microwave meter, it becomes possible to cover the entire currently used radio frequency range for studying dielectric materials with a single instrument measuring complex.
Для решения методических вопросов применения метода измерения диэлектрических свойств материалов в широкой полосе частот рассмотрим модель измерительного полигона с расположением линейно-поляризованных рупорных антенн в ближней зоне по схеме, представленной на Фиг. 8.To solve the methodological issues of applying the method of measuring the dielectric properties of materials in a wide frequency band, we consider a model of a measuring range with the location of linearly polarized horn antennas in the near zone according to the scheme shown in FIG. 8.
На Фиг. 8 представлены измерительные антенны в виде линейно-поляризованных рупоров, расположенных для измерения в совпадающих поляризациях так, что вектора Е рупоров лежат в плоскости падения электромагнитной волны на пластину из испытуемого материала толщиной d. Приемный и передающий рупор соединены с анализатором цепей. Излучаемая передающим рупором электромагнитная волна, проходя через пластину попадает в приемный рупор. На рисунке пластина повернута на угол α, равный углу падения плоской волны, в модели, с помощью которой описывается данный измерительный эксперимент. Элементы радиоизмерительного тракта хорошо разработаны и имеют погрешность определения фазы в СВЧ диапазоне от 1,5 град до 2 град. [Воробьев Е.А., Калашников B.C., Негурей А.В., Харитонов А.А. Измеритель радиотехнического качества диэлектрических материалов и изделий на СВЧ. - Дефектоскопия. - №9, 1993, - С. 45-49].In FIG. Figure 8 shows the measuring antennas in the form of linearly polarized horns arranged for measurement in coincident polarizations so that the vector E of the horns lies in the plane of incidence of the electromagnetic wave on the plate of the test material of thickness d. The receiving and transmitting horns are connected to a network analyzer. The electromagnetic wave emitted by the transmitting horn, passing through the plate, enters the receiving horn. In the figure, the plate is rotated through an angle α equal to the angle of incidence of a plane wave in the model with which this measurement experiment is described. The elements of the radio measuring path are well designed and have an error in determining the phase in the microwave range from 1.5 degrees to 2 degrees. [Vorobyov EA, Kalashnikov B.C., Negurey A.V., Kharitonov A.A. Microwave quality measuring instrument for dielectric materials and microwave products. - Flaw detection. - No. 9, 1993, - S. 45-49].
При повороте подставки 1 с образцом материала 2 на угол α относительно падающей волны платформа 6 с приемной антенной 5, принимающей отраженную волну, поворачивается на угол 2⋅α. Величины углов, а также мощность и фаза отраженной волны фиксируются в управляющем компьютере 7. Сканируя угловым положением приемной антенны 5 в области угла 2⋅α производится определение тангенса угла диэлектрических потерь материала образца по предложенному алгоритму. Величины мощности и фазы прошедшей волны, измеряемые приемной антенной 4, запоминаются в управляющем компьютере 7 в котором по предложенному алгоритму производится определение диэлектрической проницаемости материала образца.When the
Для оценки предложенного технического решения проведены экспериментальные измерения мощности и фазы прошедшей волны через пластину из кварцевой керамики с диэлектрической проницаемостью ε=3,45 толщиной d=4,51 мм в полосе частот от 9 до 20 ГГц по которым расчетом определена частотная зависимость диэлектрической проницаемости для углов падения волны 0 градусов и для угла падения близкого к углу Брюстера, которые приведены на фиг. 9.To evaluate the proposed technical solution, experimental measurements were made of the power and phase of the transmitted wave through a quartz ceramic plate with a dielectric constant ε = 3.45 with a thickness d = 4.51 mm in the frequency band from 9 to 20 GHz, by which the frequency dependence of the dielectric constant was determined by calculation angles of incidence of the
Из фиг. 9 видно, что погрешность определения частотной зависимости диэлектрической проницаемости в эксперименте с углом падения 0 градусов больше, чем в эксперименте с углом падения близким к углу Брюстера, для которого отсутствует гармоническая зависимость измерения фазы от частоты или толщины пластины, что позволяет получить высокую точность определения частотной зависимости диэлектрической проницаемости в широкой полосе частот при использовании для измерения пластин со значительной толщиной.From FIG. Figure 9 shows that the error in determining the frequency dependence of the dielectric constant in an experiment with an angle of incidence of 0 degrees is larger than in an experiment with an angle of incidence close to the Brewster angle, for which there is no harmonic dependence of the phase measurement on the frequency or thickness of the plate, which allows one to obtain high accuracy in determining the frequency the dependence of the dielectric constant in a wide frequency band when used for measuring plates with significant thickness.
Таким образом, использование в способе измерения диэлектрической проницаемости материала в широкой полосе частот падение волны под углом близким к углу Брюстера по анализу фазы прошедшей волны по процедуре изложенной в предлагаемом техническом решении позволяет определить частотную зависимость диэлектрической проницаемости с более высокой точностью, чем при использовании известных способов, а анализируя по предложенному техническому решению фазы отраженной волны с более высокой разрешающей способностью определить частотную зависимость тангенса угла диэлектрических потерь по сравнению с известными способами.Thus, the use in the method of measuring the dielectric constant of a material in a wide frequency band the wave incidence at an angle close to the Brewster angle by analyzing the phase of the transmitted wave according to the procedure described in the proposed technical solution allows us to determine the frequency dependence of the dielectric constant with higher accuracy than when using known methods , and analyzing the phase of the reflected wave with a higher resolution according to the proposed technical solution, determine the frequency dependence imost dielectric loss tangent as compared with known methods.
Предложенное устройство, реализующее способ для измерения диэлектрических свойств материала, позволяет производить измерение в широкой частотной полосе с точностью более высокой, чем в известных устройствах.The proposed device that implements a method for measuring the dielectric properties of a material allows measurement in a wide frequency band with an accuracy higher than in known devices.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133699A RU2665593C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133699A RU2665593C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2665593C1 true RU2665593C1 (en) | 2018-08-31 |
Family
ID=63459834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017133699A RU2665593C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2665593C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2713162C1 (en) * | 2019-07-29 | 2020-02-04 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Method of determining dielectric permeability of material |
| CN110750859A (en) * | 2019-09-11 | 2020-02-04 | 河南省科学院应用物理研究所有限公司 | Novel method for constructing microwave detection model of wheat dielectric property based on COMSOL |
| CN113721081A (en) * | 2021-09-27 | 2021-11-30 | 国家无线电监测中心检测中心 | Method and system for measuring optimal thickness of antenna housing |
| RU2789626C1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-02-06 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | Method for measuring the relative complex dielectric permittivity of a lossy material |
| CN118447981A (en) * | 2024-07-08 | 2024-08-06 | 东莞理工学院 | Filtering antenna design method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU783712A1 (en) * | 1979-02-06 | 1980-11-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химического Машиностроения | Material dielectric property meter |
| SU1439478A1 (en) * | 1985-06-05 | 1988-11-23 | Ташкентское Научно-Производственное Объединение "Сигнал" | Method of measuring dielectric characteristics of solid materials |
| SU1741088A1 (en) * | 1987-09-28 | 1992-06-15 | Предприятие П/Я А-7840 | Measuring cell to measure parameters of dielectrics for microwave frequencies |
| EP0657733A2 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Stange, Gerd, Prof. Dr.-Ing. | Method and apparatus for measuring the dielectric constant of sample materials |
| RU2365926C1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Way of dielectric coefficient of curvilinear layer of substance determination and device for its realisation |
-
2017
- 2017-09-27 RU RU2017133699A patent/RU2665593C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU783712A1 (en) * | 1979-02-06 | 1980-11-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химического Машиностроения | Material dielectric property meter |
| SU1439478A1 (en) * | 1985-06-05 | 1988-11-23 | Ташкентское Научно-Производственное Объединение "Сигнал" | Method of measuring dielectric characteristics of solid materials |
| SU1741088A1 (en) * | 1987-09-28 | 1992-06-15 | Предприятие П/Я А-7840 | Measuring cell to measure parameters of dielectrics for microwave frequencies |
| EP0657733A2 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Stange, Gerd, Prof. Dr.-Ing. | Method and apparatus for measuring the dielectric constant of sample materials |
| RU2365926C1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Way of dielectric coefficient of curvilinear layer of substance determination and device for its realisation |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2713162C1 (en) * | 2019-07-29 | 2020-02-04 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Method of determining dielectric permeability of material |
| CN110750859A (en) * | 2019-09-11 | 2020-02-04 | 河南省科学院应用物理研究所有限公司 | Novel method for constructing microwave detection model of wheat dielectric property based on COMSOL |
| CN110750859B (en) * | 2019-09-11 | 2023-07-07 | 河南省科学院应用物理研究所有限公司 | Novel method for constructing wheat dielectric characteristic microwave detection model based on COMSOL |
| CN113721081A (en) * | 2021-09-27 | 2021-11-30 | 国家无线电监测中心检测中心 | Method and system for measuring optimal thickness of antenna housing |
| CN113721081B (en) * | 2021-09-27 | 2024-03-15 | 国家无线电监测中心检测中心 | Method and system for measuring optimal thickness of radome |
| RU2789626C1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-02-06 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | Method for measuring the relative complex dielectric permittivity of a lossy material |
| RU2790085C1 (en) * | 2022-10-27 | 2023-02-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method for remote measurement of complex dielectric permittivacy of plane layered dielectrics of natural origin |
| RU2805273C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-10-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Installation for determination of radio protective properties of materials in the microwave range |
| CN118447981A (en) * | 2024-07-08 | 2024-08-06 | 东莞理工学院 | Filtering antenna design method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2665593C1 (en) | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation | |
| US7868627B2 (en) | Method and a device for measuring dielectric characteristics of material bodies | |
| US4489271A (en) | Reflection coefficient measurements | |
| Shimin | A new method for measuring dielectric constant using the resonant frequency of a patch antenna | |
| Hasar | Unique permittivity determination of low-loss dielectric materials from transmission measurements at microwave frequencies | |
| Hasar et al. | An accurate complex permittivity method for thin dielectric materials | |
| Hyde et al. | A broadband, nondestructive microwave sensor for characterizing magnetic sheet materials | |
| CN105911015B (en) | Broadband dielectric parameter acquisition methods based on multiple-beam interference effect | |
| Nguyen et al. | Measurement of complex permittivity by rectangular waveguide method with simple specimen preparation | |
| RU2713162C1 (en) | Method of determining dielectric permeability of material | |
| Requena et al. | Wireless Complex Permittivity Measurement Using Resonant Scatterers and a Radar Approach | |
| Ghodgaonkar et al. | Microwave nondestructive testing of composite materials using free-space microwave measurement techniques | |
| RU2688588C1 (en) | Method of determining super-high-frequency parameters of material in a frequency band and a device for realizing said method | |
| Alsaleh et al. | Machine Learning-Based Monostatic Microwave Radar for Building Material Classification | |
| Low et al. | Estimation of dielectric constant for various standard materials using microstrip ring resonator | |
| Hasar | Microwave method for thickness-independent permittivity extraction of low-loss dielectric materials from transmission measurements | |
| RU2789626C1 (en) | Method for measuring the relative complex dielectric permittivity of a lossy material | |
| Liu et al. | System for the dielectric evaluation of powders and liquids | |
| Corona et al. | A new technique for free-space permittivity measurements of lossy dielectrics | |
| Barbano | Phase center distributions of spiral antennas | |
| RU2237253C1 (en) | Method for determining directional pattern of slot array on the basis of measurements in the nearest fresnel zone | |
| RU2721472C1 (en) | Method of determining dielectric permeability of anisotropic dielectrics | |
| Ghodgaonkar et al. | Microwave nondestructive testing of Malaysian timber for grading applications | |
| Evdokimov et al. | MICROWAVE METHODS FOR MEASURING DIELECTRIC PARAMETERS | |
| RU2790085C1 (en) | Method for remote measurement of complex dielectric permittivacy of plane layered dielectrics of natural origin |