(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ(54) METER OF PARAMETERS OF DIELECTRIC MATERIALS
Изобретение относитс к изК ерительной технике и может быть использовано в радиотехнической промышленности, в частности дл исследовани зависимостей параметров диэлектриков при наложении внешних воздействий. Известен измеритель параметров диэлектрических материалов, основанный на резонансном методе, в котором изменение резонансной частоты резонатора характеризует flH3nektpK4edKjTo ттрюницае- мость , изменение добротности - тангенс угла диэлектрических потерь tg 3 l Недостатком этого измерител вл етс низка точность измерений. Из известных измерителей параметров диэлектрических материалов наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс измеритель, содержащий генератор сверхвысокочастотных ( СВЧ) колебаний, генератор пилообразног напр жени , опорный и измерительный резонаторы, сигналы с которых в измерительном блоке, включающем в себ схему измерени g, и схему измерени t0 (9 f преобразуютс в посто нное напр жение , величша которого соответствует значени м измер емых параметров, генератор cин qюнизaции и регистрирующее устройство t.2. Недостатком указанного измерител вл етс мала точность кзмерен -id8 возникающа в св зи со сложностью измерени малых длительностей временных интервалов, соответствующих названному параметру, причем точность измерени t 5 зависит от пределов изменени 6 . Причиной, вызывающей этот недостаток, вл етс применение высокодобротных резонаторов, использование которых позвол ет повысить точность измерени S , а также щирокий диапазон изменени частоты СВЧ генератора, обеспечивающий измерение & в широком диапазоне значений. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени tgS диэлектрических материалов с широким диапазоном 374 возможных значений при использовании резонансного метода. Поставленна иёль достигйетс тем, что измеритель параметров диэлектрических материалов, содержащий СВЧ генератор , генератор пилообразного напр жени , измерительный и опорный резонаторы , блоки измерени и td , генератор синхронизации и регистратор, введены второй генератор пилообразного напр жени , коммутатор и формирователь досто нной Составл ющей, причем вход последнего подключен к выходу блока из мерени , выход формировател посто нной составл ющей подключен ко В1ХОДУ одного из генераторов пилообразно напр жени , выходы обоих генераторов подключены ко входам коммутатора, выход ко юрого подключен ко входу СВЧ генератора, а выход генерётора синхро низании подключен к управл ющим входам обоих генераторов пилообразного напр же ни , коммутатора и блоков измерени 8 и tgS . На чертеже представлена структурна схема измерител параметров диэлектрических материалов. Измеритель параметров диэлектриков содержит СВЧ генератор 1, коммутатор 2 генераторы 3 и 4 пилообразного напр же ни , измерительный и опорный резонаторы 5 и 6 соответственно, блок 7 измере ни -tg S , блок 8 измерени 6 формирователь 9 посто нной составл ющей, генератор 10 синхронизаци и регистрирующее ус тройство 11. Генератор 10 синхронизации обеспечирает поочередное измерение и t d 5 исследуемых диэлектрических материалов поэтому целесообразно привести описание работы измерител отдельно дл измерени . и дл измерени t d 5 . При измерении выходные импульсы генератора 1О синхронизации запускаюТ оба генератора 3 и 4 пилообразного напр жени , но импульс синхрони зации, поступающий на управл ющий вход коммутатора 2, обеспечивает прохождение на вход СВЧ генератора 1 только пилообразного напр жени , вырабатываемого генератором 3. Частотномодулированный СВЧ сигнал поступает на измерительный резонатор 5, содержащий образец исследуемого диэлектрика, и на опорный резонатор 6. В блоке 8 измерени & вьфабатываетс nocTosniHoe напр жение, соответствующее величине измер емого параметра. При измерении в блок 7 измерени i с отключен импульсом синхронизации, поступившим с генератора Ю синхронизации. Регистратор 11 записывает значение & диэлектрического образца. Следующий импульс синхронизации, подаваемый на управл ющий вход коммутатора 2, разрешает прохождение на вход СВЧ генератора 1 только пилообразного напр жени , выработанного генератором 4, Я В св зи с тем, что максимальное значение этого напр жени значительно меньше, например в 10 раз, максимального значени пилообразного напр жени генератора 3, изменение частоты СВЧ генератора 1 происходит в значительно меньших пределах. Так, дл приведенного примера происходит уменьшение пределов изменени частоты СВЧ генаратора также в Ю раз, что приводит к соответствующему расширению резонансной характеристики резонатора 5. Блок измерени tgo вырабатывает посто нное напр жение, определ емое величиной tgо исследуемого диэлектрического материала . Блок измерени в это врем отключен импульсом синхронизации, поступившим с генератора 10. Регистрирующее устройство записывает величину id о диэлектрического образца. Формирователь 9 посто нной составл ющей, на вход которого подаетс выходной сигнал блока измерени , выработанный в предыдущем цикле, создает пьедестал к пилообразному напр жению, вырабатываемому генератором 4. Необходимость введени в блок измерител параметров диэлектрических материалов формировател 9 св зана с тем, что при изменении материалов с высоким значением происходит значительное изменение резонансной частоты измерительного резонатора 5, и отсутствие такого формировател привело бы к тому, что резонансна частота резонатора 5 могла бы выйти за границы тех пределов изменени частоты СВЧ генаратора 1, которые определ ютс пилообразным напр жением генератора 4. Применение формировател 9 посто нной составл ющей обеспечивает посто нное слежение за резонансцой часготой измерительного резонатора 5. Использование в измерителе параметров диэлектрических материалов формировател посто ппюй составл пощей и двух различных ген эаторов пилообразного напр жени , один из которых, используемый при измерении S , измен етThe invention relates to a test technique and can be used in the radio industry, in particular, to study the dependencies of the parameters of dielectrics when applying external influences. A dielectric material parameter meter is known, based on the resonant method, in which a change in the resonant frequency of the resonator is characterized by trhubility, a change in the quality factor - the dielectric loss tangent. Tg 3 l The disadvantage of this meter is the low measurement accuracy. Of the known measures of parameters of dielectric materials, the closest to the invention in its technical essence is a meter that contains a generator of microwave oscillations, a sawtooth voltage generator, a reference and measuring resonators, the signals from which are in a measuring unit including measuring circuit g, and measurement circuit t0 (9 f is converted into a constant voltage, the magnitude of which corresponds to the values of the measured parameters, the generator of the sync control and the recording device t.2. Failure The driver of this meter is the small accuracy of the measured -ID8 arising due to the difficulty of measuring small durations of time intervals corresponding to the named parameter, and the accuracy of the measurement t 5 depends on the limits of variation 6. The reason for this drawback is the use of high-Q resonators, the use of which allows to increase the measurement accuracy S, as well as a wide range of frequency variation of the microwave generator, providing measurement of & in a wide range of values. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy of tgS dielectric materials with a wide range of 374 possible values using the resonance method. The delivered sensor is achieved by the fact that the dielectric material parameter meter, which contains a microwave generator, sawtooth generator, measuring and reference resonators, measuring units and td, synchronization generator and recorder, introduces a second saw voltage generator, a switch and a Forming Component, moreover, the input of the latter is connected to the output of the measuring unit, the output of the direct current driver is connected to the INPUT of one of the generators of the sawtooth voltage, the outputs of both generators are connected to the switch inputs, the output is connected to the input of the microwave generator, and the generator clock output is connected to the control inputs of both sawtooth generators, the switch and measurement units 8 and tgS. The drawing shows a structural diagram of the gauge parameters of dielectric materials. The dielectric parameter meter contains a microwave generator 1, a switch 2 generators 3 and 4 sawtooth voltage, measuring and reference resonators 5 and 6, respectively, block 7 measuring -tg S, block 8 measuring 6, shaper 9 constant component, generator 10 synchronization and a recording device 11. The synchronization generator 10 provides alternate measurement and td 5 of the dielectric materials under study therefore it is advisable to provide a description of the operation of the meter separately for measurement. and for measuring t d 5. When measuring, the output pulses of the synchronization generator 1O start both generators 3 and 4 of the sawtooth voltage, but the synchronization pulse arriving at the control input of switch 2 ensures that only the sawtooth voltage generated by the generator 3 passes to the input of the microwave generator 1 to the measuring resonator 5, containing the sample of the dielectric under investigation, and to the reference resonator 6. In block 8, the measurement & The nocTosniHoe voltage corresponding to the value of the measured parameter is compressed. In the measurement, measurement unit i c 7 is disconnected by a synchronization pulse received from the synchronization generator Yu. Registrar 11 records the value of & dielectric sample. The next synchronization pulse supplied to the control input of the switch 2, allows only the saw-tooth voltage produced by the generator 4, I B to enter the microwave generator 1, since the maximum value of this voltage is much less, for example, 10 times, the maximum the value of the sawtooth voltage of the generator 3, the change in the frequency of the microwave generator 1 takes place in much smaller limits. Thus, for the given example, the limits of the frequency change of the microwave generator are also reduced by 10 times, which leads to a corresponding expansion of the resonant characteristics of the resonator 5. The measurement unit tgo produces a constant voltage determined by the value tgo of the dielectric material under investigation. The measurement unit is disconnected at this time by the synchronization pulse received from the generator 10. The recording device records the id value of the dielectric sample. The constant generator 9, to the input of which the output signal of the measuring unit generated in the previous cycle is applied, creates a pedestal for the sawtooth voltage generated by the generator 4. The necessity of introducing the dielectric material parameters of the former 9 into the meter unit is due to the fact that materials with a high value there is a significant change in the resonant frequency of the measuring resonator 5, and the absence of such a driver would result in the resonant frequency of the resonator The regulator 5 could go beyond the limits of the frequency change of the microwave generator 1, which are determined by the sawtooth voltage of the generator 4. The application of the constant-shaper generator 9 ensures constant monitoring of the resonant frequency of the measuring resonator 5. The component consists of two different generators of sawtooth voltage, one of which, used in the measurement of S, changes
частоту СВЧ генератора в значительно пределах, чем генератор пилообразного напр жени , используемый при измерении -tg S , при поочередной их работе к при очередной же работе блоков измерени и toS позвол ет существенно повысить точность измерени t о образцов, имеюхйих широкий диапазон возможных значений вthe frequency of the microwave generator is much greater than the generator of the sawtooth voltage used in measuring -tg S, when they alternately work in the next operation of the measuring units and toS, it can significantly improve the measurement accuracy t o of samples, with a wide range of possible values