UA16396U - Quasioptical dielectrometer - Google Patents
Quasioptical dielectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- UA16396U UA16396U UAU200512889U UAU200512889U UA16396U UA 16396 U UA16396 U UA 16396U UA U200512889 U UAU200512889 U UA U200512889U UA U200512889 U UAU200512889 U UA U200512889U UA 16396 U UA16396 U UA 16396U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- resonator
- dielectric
- dielectrometer
- quasi
- measuring
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 30
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 210000002751 lymph Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Корисна модель, що пропонується відноситься до вимірювальної техніки надвисоких частот (НВЧ) в галузі 2 мікрохвильової техніки для визначення комплексної діелектричної проникності та може знайти застосування у таких галузях народного господарства, науки та медицини, де діелектрична проникність твердих, порошкоподібних та рідких речовин або розчинів обумовлює їх якість, чи можливість використання у різноманітних пристроях.The proposed useful model refers to the measuring technique of ultra-high frequencies (UHF) in the field of 2 microwave techniques for determining the complex dielectric constant and can find application in such fields of economy, science and medicine, where the dielectric constant of solid, powdery and liquid substances or solutions determines their quality, or the possibility of use in various devices.
Знання дійсної є" та уявної є" частин діелектричної проникності 5 -5-Е" досліджуваної речовини є дуже 70 важливим. Воно надає можливість визначити габаритні розміри розроблюваних пристроїв, прогнозувати їх чутливість та частотний діапазон використання. Також, не менш важливим параметром діелектрометра є об'єм речовини необхідний для вимірювання дійсної та уявної частин діелектричної проникності, а також для визначення динаміки вказаних величин в залежності від частоти, тиску, температури або зміни властивостей досліджуваної речовини, наприклад, при дослідженні потоку рідини чи сипучої речовини. Мінімальна кількість необхідної для дослідження речовини може бути вагомим фактором в біологічних та медичних дослідженнях.Knowledge of the real and imaginary parts of the dielectric constant 5-5-E" of the substance under study is very important. It provides an opportunity to determine the overall dimensions of the devices being developed, to predict their sensitivity and frequency range of use. Also, an equally important parameter of the dielectrometer is the The volume of the substance is necessary for measuring the real and imaginary parts of the dielectric constant, as well as for determining the dynamics of the specified values depending on the frequency, pressure, temperature, or changes in the properties of the substance under study, for example, when studying the flow of a liquid or bulk substance. The minimum amount of the substance required for the study can be an important factor in biological and medical research.
Останнім часом при дослідженні різних речовин у тому числі складних біологічних структур, що містять водуRecently, in the study of various substances, including complex biological structures containing water
ІАхадов Я.Ю. Дизлектрические свойства чистьїх жидкостей. - М.: Изд-во Моск. Авиационного института, 1999. - 412с3, широке розповсюдження отримали надвисокочастотні (НВЧ) методи дослідження |Брандт А.А.Iakhadov Ya.Yu. Dielectric properties of pure liquids. - M.: Izd-vo Moscow. Aviation Institute, 1999. - 412p3, ultrahigh-frequency (MHF) research methods have become widespread | Brandt A.A.
Мсследование дизлектриков на сверхвьсоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963. - 404сі1. Серед останніх найпоширенішими об'єктами досліджень є мікроорганізми, біологічні тканини, біополімери та деякі інші.Investigation of dielectrics at ultrahigh frequencies. - M.: Fizmatgiz, 1963. - 404si1. Among the latter, the most common objects of research are microorganisms, biological tissues, biopolymers and some others.
Основною метою таких досліджень є отримання інформації про міжмолекулярні взаємодії і визначення пов'язаних з ними параметрів і характеристик |Девятков Н.Д. Взаимодействие миллиметрового излучения с биологически активньмми соединениями и полярньіми жидкостями. // Радиотехника и злектроника. - 1978. - 23,The main goal of such research is to obtain information about intermolecular interactions and to determine the parameters and characteristics associated with them |N.D. Devyatkov. Interaction of millimeter radiation with biologically active compounds and polar liquids. // Radio engineering and electronics. - 1978. - 23,
Ме9. - С.1882-18901. 29 Відомо, що багато біоматеріалів часто є рідинами (кров, лімфа, фізіологічні розчини та ін.), які - характеризуються високим значенням діелектричної проникності і мають великі втрати в мікрохвильовому, включаючи міліметровий (мм), діапазоні довжин хвиль. У разі малих концентрацій всі розчини, що містять воду є діелектриками з великими втратами ( їШаш'! ), для яких стандартні методи вимірювання, як правило, со неприйнятні (Брандт А.А. Исследование дизлектриков на сверхвьісоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963. - 404с;Me9. - P. 1882-18901. 29 It is known that many biomaterials are often liquids (blood, lymph, physiological solutions, etc.), which - are characterized by a high value of dielectric constant and have large losses in the microwave, including millimeter (mm), wavelength range. In the case of small concentrations, all solutions containing water are dielectrics with large losses ( иШаш'! ), for which standard measurement methods are usually unacceptable (Brandt A.A. Issledovanie dizlektrikov na sverhvysokikh khoznych. - M.: Fizmatgiz, 1963. - 404 p.;
Шестопалов В.П., Яцук К.П. Методьі измерения дизлектрических проницаемостей вещества на сверхвьісоких (22) частотах // Успехи физ. наук. - 1961. - 74. - С.721-755). Крім того, їх властивість дуже чутлива до змін с температури. Тому необхідна розробка надійних методів вимірювання, які б дозволили визначати властивості досліджуваних об'єктів. До таких методів можна віднести мікрохвильові методи, направлені на вимірювання (Се) комплексної діелектричної проникності рідин з великими втратами. «-Shestopalov V.P., Yatsuk K.P. Methods of measuring the dielectric permittivity of matter at ultrahigh (22) frequencies // Uspekhi fiz. of science - 1961. - 74. - P.721-755). In addition, their property is very sensitive to changes in temperature. Therefore, it is necessary to develop reliable measurement methods that would allow determining the properties of the studied objects. Such methods include microwave methods aimed at measuring (Ce) the complex dielectric constant of liquids with large losses. "-
Для вивчення комплексної діелектричної проникності таких матеріалів в мм діапазоні знайшли застосування різні методи, засновані на використанні хвилеводних ліній передачі в широкому діапазоні частот. Проте більшу чутливість мають резонаторні методи, які відрізняються видом резонансної системи та типом збуджуваних в них коливань. Більш висока чутливість їх забезпечується "багатопрохідним характером" взаємодії мікрохвильового « 40. Лоля З досліджуваною речовиною в процесі резонансних вимірювань (Брандт А.А. Исследование дизлектриков -о на сверхвьсоких частотах. - М.: Физматгиз, 1963. - 404с4. Важливою стає також і можливість проводити с вимірювання зразків достатньо малих об'ємів. При вимірюванні є ща речовин з великими втратами з застосування таких структур викликає певні труднощі, що насамперед пов'язано зі зниженням добротності резонаторів.To study the complex dielectric permittivity of such materials in the mm range, various methods based on the use of waveguide transmission lines in a wide range of frequencies have been used. However, resonator methods, which differ in the type of resonance system and the type of oscillations excited in them, have greater sensitivity. Their higher sensitivity is ensured by the "multipass character" of the interaction of the microwave "40. Lolya With the substance under investigation in the process of resonance measurements (Brandt A.A. Issledovanie dizlektrikov -o na sverhvysokykh frequencies. - M.: Fizmatgiz, 1963. - 404p4. It also becomes important and the possibility of measuring samples of sufficiently small volumes.When measuring substances with large losses, the use of such structures causes certain difficulties, which is primarily associated with a decrease in the Q-factor of the resonators.
На цей час більш широке застосування знайшли відкриті резонаторні системи, що мають достатню - чутливість, зручні в експлуатації. Добротність їх може досягати достатньо високих значень, що дозволяє з великою точністю виміряти малі значення втрат. З цієї точки зору все більш зручними стають методиAt this time, open resonator systems, which have sufficient sensitivity and are convenient to operate, have found wider application. Their quality can reach sufficiently high values, which makes it possible to measure small loss values with great accuracy. From this point of view, the methods are becoming more and more convenient
Ме, вимірювання, засновані на квазіоптичному розповсюдженні хвиль. Серед даного типу систем резонаторів оо особливо виділяються квазіоптичні діелектричні резонатори (КДР) з хвилями шепочучої галереї, що дозволяють працювати у достатньо широкому діапазоні довжин хвиль |Дизлектрические резонаторьі. / М.Е. Ильченко, В.Ф. со Взятьішев, Л.Г. Гасанов и др. / Под ред. М.Е. Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989. - 328с.|.Me, measurements based on quasi-optical wave propagation. Among this type of resonator systems, quasi-optical dielectric resonators (KDR) with whispering gallery waves, which allow working in a sufficiently wide range of wavelengths, stand out. Dielectric resonators. / M.E. Ilchenko, V.F. with Vzyatishev, L.G. Hasanov and others / Ed. M.E. Ilchenko. - M.: Radio and communication, 1989. - 328 p.|.
Ф Відомо, що для дослідження матеріалів з діелектричною проникністю є" -1-100 та тангенсом діелектричних втрат зд -(єплех107 у діапазоні частот 20-300ГГц доцільно використовувати в діелектрометрах вимірювальний діелектричний резонатор з азимутальними коливаннями |Дизлектрические резонаторь! / М.Е. 22 Мльченко, В.Ф. Взятьішев, Л.Г. Гассанов и др.; Под ред. М.Е. Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989. - 328с.1. с Вибір матеріалу для виготовлення вимірювального діелектричного резонатора залежить від величин є" та є" матеріалу, що досліджується. Якщо досліджуються речовини з малими втратами зде«107 та діелектричними проникностями 57:10 , то й матеріал для виготовлення вимірювального резонатора доцільно вибирати з бо подібними характеристиками (наприклад, дігелектричній дисковий резонатор з лейкосапфіру забезпечує похибку при вимірюванні є'є 00595, а да - 195 ). Високі точності у такого резонатора обумовлені його високою власною добротністю Со в міліметровому діапазоні хвиль (С0о71097 при кімнатній температурі та Оо5108-109 при температурі рідкого гелію).Ф It is known that for the study of materials with a dielectric constant of -1-100 and a dielectric loss tangent of zd-107 in the frequency range of 20-300 GHz, it is advisable to use a measuring dielectric resonator with azimuthal oscillations in dielectrometers. Dielectric resonators! / M.E. 22 Mlchenko, V.F. Vzyatishev, L.G. Gassanov, etc.; Edited by M.E. Ilchenko. - Moscow: Radio and Communications, 1989. - 328 p. 1. The choice of material for the manufacture of a measuring dielectric resonator depends on from the values \u200b\u200b" and is" of the material under investigation. If substances with low losses here"107 and dielectric permeabilities of 57:10 are being investigated, then it is advisable to choose the material for the manufacture of the measuring resonator with similar characteristics (for example, a dielectric disc resonator made of leuco sapphire provides the measurement error is 00595, and yes - 195). atmospheric temperature and Oo5108-109 at the temperature of liquid helium).
Відомий пристрій для вимірювання параметрів діелектричних матеріалів (Ас. СССР Мо991828 МКИ 7 65 501К27/26, 1985). Він має вимірювальний резонатор у вигляді діелектричного диску з вирізом, поєднаного з надвисокочастотним генератором та індикатор. Виріз може бути виконаний у вигляді радіальної щілини або отвору, вісь якого паралельна осі діелектричного диску, окрім цього пристрій має механізм, що змінює ширину радіальної щілини. У вимірювальному діелектричному резонаторі збуджується хвиля типу "шепочучої галереї", котра двократно вироджена по азимутальному індексу. При розміщенні досліджуваного діелектричного матеріалу в щілині знімається виродження власних коливань, яке властиве резонаторам біжучої хвилі. Кожна з резонансних частот вимірювального резонатора розщеплюється на дві стоячі хвилі, одна з них має пучність поперечного (електричного) поля, а друга - вузол того ж поля в місці знаходження нерегулярності. Недоліком цього пристрою є необхідність виготовлення вимірювальних зразків за розмірами щілини або отвору у резонаторі, досить великі розміри зразків, інакше необхідно враховувати повітряні зазори у щілині чи отворі, 7/0 що знижує точність вимірювання діелектричної проникності. Не можна на цьому пристрої вимірювати дійсну та уявну частини діелектричної проникності рідин, сипучих та газоподібних речовин.A well-known device for measuring parameters of dielectric materials (As. USSR Mo991828 MKY 7 65 501K27/26, 1985). It has a measuring resonator in the form of a dielectric disk with a cutout, connected to a high-frequency generator and an indicator. The cutout can be made in the form of a radial slit or a hole, the axis of which is parallel to the axis of the dielectric disk, in addition, the device has a mechanism that changes the width of the radial slit. A wave of the "whispering gallery" type is excited in the measuring dielectric resonator, which is doubly degenerate with respect to the azimuthal index. When the investigated dielectric material is placed in the gap, the degeneracy of natural oscillations, which is characteristic of traveling wave resonators, is removed. Each of the resonant frequencies of the measuring resonator is split into two standing waves, one of which has the antagonism of the transverse (electric) field, and the second - the node of the same field at the location of the irregularity. The disadvantage of this device is the need to make measuring samples according to the size of the gap or hole in the resonator, the sample sizes are quite large, otherwise it is necessary to take into account the air gaps in the gap or hole, 7/0, which reduces the accuracy of the dielectric constant measurement. It is not possible to measure the real and imaginary parts of the dielectric constant of liquids, bulk and gaseous substances on this device.
Відомим є діелектричний резонатор, який дозволяє вимірювати діелектричну проникність рідин, газів та сипучих матеріалів з малими втратами (Ас. СССР Мо1107072 МКИЗ с012527/26; С01К7/10, 19841, який виготовлено у вигляді циліндра із високодобротного діелектрика з осьовим отвором, кільцевими канавками по 75 боковій поверхні, з'єднаними з осьовим отвором радіальними проходами. Недоліками цього пристрою є відносна складність резонатора, велика кількість рідини або газу для повного занурення резонатора в досліджувану речовину, розміри резонатора повинні задовольняти певним умовам, що пов'язують радіус резонатора з довжиною хвилі та діелектричними проникностями матеріалу резонатора та досліджуваної речовини.There is a well-known dielectric resonator that allows measuring the dielectric constant of liquids, gases, and bulk materials with low losses (As. USSR Mo1107072 MKIZ p012527/26; C01K7/10, 19841, which is made in the form of a cylinder of high-quality dielectric with an axial hole, annular grooves along 75 lateral surface, connected to the axial hole by radial passages. The disadvantages of this device are the relative complexity of the resonator, a large amount of liquid or gas to completely immerse the resonator in the substance under study, the dimensions of the resonator must satisfy certain conditions relating the radius of the resonator to the wavelength and dielectric permittivity of the resonator material and the substance under study.
Діелектрична проникність речовини має бути меншою від проникності матеріалу резонатора.The dielectric permeability of the substance must be lower than the permeability of the resonator material.
Найбільш близьким за технічною суттю є квазіоптичний дієлектрометр (Патент України Мо59568А, МКИ" вО1К27/26, 2003), який містить вимірювальний діелектричний резонатор, поєднаний з надвисокочастотним генератором для збудження хвиль типу "шепочучої галереї" та приймачем. У резонаторі, затиснутому двома металевими пластинками з металевими отворами, створена канавка з концентричними боковими поверхнями так, щоб досліджувана речовина, що заповнює цю канавку, взаємодіяла з полем хвилі "шепочучої галереї", якіThe closest in terms of technical essence is the quasi-optical dielectrometer (Patent of Ukraine Мо59568А, МКИ" вО1К27/26, 2003), which contains a measuring dielectric resonator connected to an ultra-high-frequency generator for exciting waves of the "whispering gallery" type and a receiver. In the resonator, clamped by two metal plates with metal holes, a groove with concentric side surfaces is created so that the investigated substance filling this groove interacts with the "whispering gallery" wave field, which
Збуджуються діелектричними хвилеводами. Канавка заповнена вимірювальною речовиною фіксується знизу дном канавки, а з верху - одною з металевих пластин. Спектр резонансних частот кільцевого діелектричного в резонатора вимірюється за схемою "на проходження" при слабкому зв'язку. Експериментальне вимірюються частоти та добротності коливань, що спостерігаються, визначається їх тип, а потім виміряні частоти та добротності порівнюються з теоретичними. Ге)They are excited by dielectric waveguides. The groove filled with the measuring substance is fixed from below by the bottom of the groove, and from above by one of the metal plates. The spectrum of the resonance frequencies of the ring dielectric in the resonator is measured according to the "through" scheme with weak coupling. The frequencies and Q-factors of the observed oscillations are experimentally measured, their type is determined, and then the measured frequencies and Q-factors are compared with the theoretical ones. Gee)
Недоліком цього пристрою є неможливість його використання для дослідження рідин малих об'ємів, до яких можуть відноситись біологічні об'єкти та різні бінарні з'єднання та які мають великі значення діелектричних о втрат. При роботі з даним типом резонатора досліджуваній речовині надається форма диска (кільця). В цьому со випадку, при роботі з рідкими діелектриками важко забезпечити однорідність досліджуваної речовини, що виміряється, по товщині, яка порушується унаслідок поверхневого натягнення або утворення пухирців на і-й поверхні в області поля. Ці труднощі особливо виразні у разі рідин, які мають високі діелектричні втрати «- (наприклад, вода, ацетон та інші). Наявність навіть дуже маленького пухирця повітря в канавці з рідиною може привести до великих погрішностей, що унеможливлює її досліджування у динамічному режимі.The disadvantage of this device is the impossibility of its use for the study of liquids of small volumes, which may include biological objects and various binary compounds and which have large values of dielectric losses. When working with this type of resonator, the substance under study is given the shape of a disk (ring). In this case, when working with liquid dielectrics, it is difficult to ensure the homogeneity of the measured substance in terms of thickness, which is disturbed due to surface tension or the formation of bubbles on the i-th surface in the field region. These difficulties are especially pronounced in the case of liquids that have high dielectric losses "- (for example, water, acetone and others). The presence of even a very small air bubble in the groove with the liquid can lead to large errors, which makes it impossible to study it in dynamic mode.
В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення квазіоптичного діелектрометра шляхом « взаємодії хвилі шепочучої галереї максимальної амплітуди поля з досліджуваною речовиною, що забезпечить 70 підвищення точності вимірювання та розширення діапазону значень діелектричних втрат. - с Поставлена задача вирішується тим, що у квазіоптичному діелектрометрі, що містить вимірювальний й діелектричний резонатор, виконаний у вигляді диска, з двома торцевими провідними пластинами, "» надвисокочастотний генератор для збудження хвиль типу шепочучої галереї та приймач, згідно корисної моделі, на відстані хр (де хр - довжина хвилі шепочучої галереї в резонаторі) від бокової поверхні резонатора має місце отвір для розміщення в ньому ємності з досліджуваною речовиною. В одній з провідних пластин, співісно з - отвором для розміщення досліджуваної речовини в резонаторі, може бути розміщено отвір і циліндровий б резонатор з поршнем для підстроювання досліджуваного сигналу. Ємність виконана з можливістю переміщення досліджуваної речовини через отвір. о Суть корисної моделі пояснюється ілюстраціями: на Фіг.1 зображено схему діелектрометра за п.1; на Фіг.2The basis of the useful model is the task of improving the quasi-optical dielectrometer through "the interaction of the whispering gallery wave of maximum field amplitude with the substance under study, which will provide 70 increase in measurement accuracy and expansion of the range of dielectric loss values." - с The problem is solved by the fact that in a quasi-optical dielectrometer, which contains a measuring and dielectric resonator made in the form of a disk, with two end conductive plates, "" an ultra-high-frequency generator for exciting waves of the whispering gallery type and a receiver, according to a useful model, at a distance of (where хр is the wavelength of the whispering gallery in the resonator) from the side surface of the resonator there is a hole for placing a container with the substance under study in it. In one of the conducting plates, parallel to the hole for placing the substance under study in the resonator, a hole and a cylindrical b resonator with a piston for adjusting the test signal. The container is made with the possibility of moving the test substance through the hole. o The essence of the useful model is explained by illustrations: Fig. 1 shows the diagram of the dielectrometer according to item 1; Fig. 2
Ге) 20 зображено схему діелектрометра за п.2 та п.3; на Фіг.3 показано порівняння втрат та частотного зсуву для досліджуваних рідин (етиловий спирт, ацетон, вода), розташованих у ємності, відносно ємності з повітряним щи заповненням.Ge) 20 shows the scheme of the dielectrometer according to p. 2 and p. 3; Fig. 3 shows a comparison of losses and frequency shift for the studied liquids (ethyl alcohol, acetone, water) located in the container, relative to the container with air filling.
Запропонований квазіоптичний діелектрометр містить у собі діелектричний вимірювальний резонатор 1 з аксіальним отвором 2, затиснутий між двома металевими пластинами 3. Ємність з досліджуваною речовиною 4 29 виконана з можливістю дослідження речовини, як фіксованого об'єму, так і для проточної речовини. Дзеркальні с хвилеводи 5 та 6 використовуються для збудження хвиль шепочучої галереї у діелектричному резонаторі, які з одного боку з'єднані з генератором (хвилевод 5), а з другого - з приймачем (хвилевод 6). Циліндричний резонатор 7 з поршнем 8 розташовано в провідній пластині співісно з отвором З для підстроювання досліджуваного сигналу. Висоту п резонатора 1 вибрано такою, щоб збуджувалися лише коливання з аксіальним 60 числом 1. Ця умова виконується при Їхлд, де ху - довжина хвилі, на якій працює діелектрометр, а радіус вимірювального резонатора Б - х/2Пл , де п - число довжин хвиль по периметру резонатора.The proposed quasi-optical dielectrometer contains a dielectric measuring resonator 1 with an axial hole 2, clamped between two metal plates 3. The container with the substance under study 4 29 is made with the possibility of studying the substance, both for a fixed volume and for a flowing substance. Mirror waveguides 5 and 6 are used to excite whispering gallery waves in a dielectric resonator, which are connected to the generator (waveguide 5) on one side, and to the receiver (waveguide 6) on the other. Cylindrical resonator 7 with piston 8 is located in the conductive plate in line with hole C for adjusting the test signal. The height n of the resonator 1 is chosen so that only oscillations with an axial number 60 of 1 are excited. This condition is fulfilled at Yhild, where x is the wavelength at which the dielectrometer works, and the radius of the measuring resonator B is x/2Pl, where n is the number of wavelengths along the perimeter of the resonator.
Запропонований пристрій працює таким чином: у діелектричному вимірювальному резонаторі 1 з дзеркальними діелектричними хвилеводами 5 та 6 збуджуються хвилі шепочучої галереї. Спектр резонансних 65 частот резонатора 1 вимірюється за схемою "на проходження" при слабкому зв'язку. Експериментальне вимірюються частоти та добротності коливань, що спостерігаються, визначається їх тип, циліндричним резонатором з поршнем сигнал підстроюється до максимального значення, а потім виміряні частоти та добротності порівнюються з відповідними величинами для резонатора, зразками, виміряними на цьому ж діелектрометрі або порівнюються з теоретично розрахованими.The proposed device works as follows: in the dielectric measuring resonator 1 with mirror dielectric waveguides 5 and 6, whispering gallery waves are excited. The spectrum of resonance 65 frequencies of resonator 1 is measured according to the "through" scheme with a weak connection. The frequencies and Q-factors of the observed oscillations are experimentally measured, their type is determined, the signal is adjusted to the maximum value with a cylindrical resonator with a piston, and then the measured frequencies and Q-factors are compared with the corresponding values for the resonator, samples measured on the same dielectrometer or compared with theoretically calculated ones.
Запропонований квазіоптичний діелектрометр був виготовлений та випробуваний у діапазоні 37-40ГГЦ, діаметр резонатора дорівнював 78мм, його висота - І -7,2мм, внутрішній діаметр ємності для дослідження речовини змінювався від 0,45мм до 1,85мм. Найменший внутрішній діаметр ємності з фторопласту забезпечував мінімальну кількість досліджуваної речовини, що досить вагомо для біофізичних та медико-біологічних досліджень. 70 Квазіоптичний діелектрометр було випробувано на рідинах - вода, етиловий спирт, ацетон; а також, вимірювалася концентраційна залежність спирту у воді, в тому числі, в динамічному стані - при проходженні рідини через ємність розташовану у резонаторі.The proposed quasi-optical dielectrometer was manufactured and tested in the range of 37-40 GHz, the diameter of the resonator was equal to 78 mm, its height was -7.2 mm, the internal diameter of the container for the study of the substance varied from 0.45 mm to 1.85 mm. The smallest inner diameter of the container made of fluoroplastic provided the minimum amount of the investigated substance, which is quite significant for biophysical and medical-biological research. 70 The quasi-optical dielectrometer was tested on liquids - water, ethyl alcohol, acetone; and also, the concentration dependence of alcohol in water was measured, including, in a dynamic state - when the liquid passes through a container located in the resonator.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU200512889U UA16396U (en) | 2005-12-30 | 2005-12-30 | Quasioptical dielectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU200512889U UA16396U (en) | 2005-12-30 | 2005-12-30 | Quasioptical dielectrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA16396U true UA16396U (en) | 2006-08-15 |
Family
ID=37504185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU200512889U UA16396U (en) | 2005-12-30 | 2005-12-30 | Quasioptical dielectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA16396U (en) |
-
2005
- 2005-12-30 UA UAU200512889U patent/UA16396U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8040132B2 (en) | Method for identifying a sample in a container, e.g. when conducting a traveler survey in the check-in area, by determining the resonance frequency and the quality of a dielectric resonator to which the container is arranged | |
CN109631961A (en) | A kind of optical sensor based on double ampuliform micro resonant cavities | |
US20160146872A1 (en) | Resonant System and Method of Determining a Dielectric Constant of a Sample | |
Navaei et al. | Measurement of low‐loss aqueous solutions permittivity with high detection accuracy by a contact and free‐label resonance microwave sensor | |
JP6169546B2 (en) | Dielectric spectroscopic sensor, measurement system using dielectric spectroscopic sensor, and measurement method using dielectric spectroscopic sensor | |
RU2626409C1 (en) | Method of measuring physical properties of liquid | |
Jaworski et al. | Double-stacked dielectric resonator for sensitive EPR measurements | |
RU2397479C1 (en) | Device for measuring volume ratio of liquid phase in stream of liquid-natural gas mixture | |
Drobakhin et al. | OPEN†ENDED WAVEGUIDE CUTOFF RESONATORS FOR MONITORING DIELECTRICS PARAMETERS OF GASES | |
UA16396U (en) | Quasioptical dielectrometer | |
UA20863U (en) | Quasi-optical device for measuring permittivity | |
UA4983U (en) | Quasi-optical permittivity meter | |
RU2786527C1 (en) | Method for measurement of physical properties of liquid | |
RU2626458C1 (en) | Method of measuring physical properties of liquid | |
Navaei et al. | Permittivity measurement of fluidics with high‐sensitivity by chandelier form microwave sensor | |
Ganapolskii et al. | A millimeter wave dielectrometer for high loss liquids based on the Zenneck wave | |
UA59568A (en) | Quasi-optical dielectric constant meter | |
Sovlukov | Coaxial Waveguide Resonators as Sensors of Physical Properties of Dielectric Liquids | |
RU2559840C1 (en) | Microwave technique for determining precipitated moisture in liquid hydrocarbons | |
RU2287806C2 (en) | Microwave method of determination of volume percentage of moisture-containing additives in liquid hydrocarbons and fuels | |
RU2786529C2 (en) | Device for measuring physical properties of dielectric substance | |
RU2655028C1 (en) | Waveguide device for liquid parameter measurements | |
RU215270U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL PROPERTIES OF DIELECTRIC LIQUID | |
SU573774A1 (en) | Solid dielectrics,dielectric constants measuring cell | |
RU181064U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL PROPERTIES OF A LIQUID |