Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на свч

 

Использование: исследование физических и химических свойств сильнопоглощающих жидких систем. Сущность изобретения: способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на СВЧ включает размещение слоя исследуемой жидкости (СИЖ) в короткбзамкнутый волновод, изменение СИЖ и измерение величин отраженной мощности для СИЖ, соответственно равных бесконечному слою, во втором максимуме и первом минимуме кривой зависимости отраженной мощности от толщины СИЖ, а также значения толщин СИЖ, при которых величина отраженной мощности равна значению мощности/отраженной от бесконечного СИЖ. Искомые параметры определяют по соответствующим математическим выражениям. 2 ил.

,к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s 6 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749234/09 (22) 11,10.89 (46) 23.01.93. Бюл, N 3 . (71) Харьковский государственный университет им.А,М,Горького (72) А.А.Ашеко, В,В,Мороз и В.И.Муратов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1270722, кл. G 01 R 27/26, 1986.

Демьянов А.А., Семенов М.Г. Приборы и техника эксперимента, 1971, ¹ 4. с.154—

156. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖИДКОСТИ НА СВЧ (57) Использование: исследование физических и химических свойств сильнопоглощаИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для исследования физических и химических свойств сильнопоглощающих систем.

Известен способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на СВЧ, в котором выставляется начальная толщина слоя жидкости, равная трем четвертям длины волны в заполненном исследуемой жидкостью волноводе, затем измеряются два значения толщин слоя, при которых отраженная мощность равна мощности, отраженной от начального слоя, По данным значений двух толщин рассчитывают значения действительной части комплексной диэлектрической проницаемости и величина угла потерь исследуемой жидкости,,.Ы/ 1789941 А1 ющих жидких систем, Сущность изобретения: способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на

СВЧ включает размещение слоя исследуемой жидкости (СИЖ) в короткозамкнутый волновод, изменение СИЖ и измерение величин отраженной мощности для СИЖ, соответственно равных "бесконечному" слою, во втором максимуме и первом минимуме кривой зависимости отраженной мощности от толщины СИЖ, а также значения толщин

СИЖ, при которых величина отраженной мощности равна значению мощности, отраженной от "бесконечного" СИЖ. Искомые параметры определяют по соответствующим математическим выражениям. 2 ил.

Однако в данном способе присутствует погрешность, связанная с определением толщины начального слоя исследуемой жидкости.

Известен также способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на СВЧ, заключающийся в том, что слой исследуемой жидкости помещают в короткозамкнутый волновод, устанавливают толщину слоя исследуемой жидкости, соответствующую величине "бесконечного" слоя Xoo, измеряют величину отраженной мощности A(Xoo ) от этого слоя исследуемой жидкости, уменьшают толщину слоя исследуемой жидкости и последовательно измеряют значения величины отраженной мощности во втором максимуме А(Худк,) и первом минимуме A(X„„„) зави1789941 секции круглого волновода, ограниченного с одной стороны полуволновой диэлектрической втулкой 14, а с другой — подвижным отражательным поршнем 15, который жестко соединен с измерителем 16 длины. Термостат 17 подключен к рубашке измерительной ячейки 18. ГКЧ связан с индикатором 10 системой автоматической регулировки мощности (APM).

Способ реализуется следующим образом.

Ханаке

Определяют величины действительной

Е и мнимой Е частей комплексной диэлектрической проницаемости по известным выражениям, предварительно рассчитав значения а и P:

Контролируя показания цифрового вольтметра 11, подстраивают частоту ГКЧ 1, при которой толщина диэлектрической втулки 14 с высокой степенью точности равна яаке

-2! и оо — 1, - фхтр

40 половине длины волны в материале втулки

14. Плавно поднимают поршень 15 вверх и регистрируют вольтметром 11 сигнал, пропорциональный отраженной мощности, подчиняющейся осциллирующему закону, Р=т

Данный способ исключает необходимость определения толщины начального слоя исследуемой жидкости, а следовательно, приводит к исключению погрешностей, вызванных этими отражениями, 45

При увеличении слоя жидкости амплитуда осцилляций отраженного сигнала уменьшается, а отраженная — стремится к постоянному значению.

Выставляют толщину слоя жидкости с помощью поршня 15, соответствующую слоя исследуемой жидкости, соответствующую величине "бесконечного" слоя (Xoo ), Формула изобретения

Способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на измеряют величину отраженной мощности

A(Xoo ) от этого слоя исследуемой жидкости, уменьшают толщину слоя исследуемой жидСВЧ, заключающийся а том, что слой исследуемой жидкости помещают в короткозамкнутый волновод, устанавливают толщину кости и последовательно измеряют значесимости отраженной мощности от толщины слоя исследуемой жидкости, Однако известный способ не обеспечивает высокую точность измерений, Цель изобретения — повышение точности измерений, На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости на СВЧ; 10 на фиг.2 — интерфефенционная кривая отраженной мощности а зависимости от толщины слоя жидкости.

Устройство, реализующее способ, содержит генератор качающейся частоты "5 (ГКЧ) 1, ферритовый вентиль(ФВ) 2, подключенный к направленному ответвителю (НО)

3, частотомер 4, направленный ответвитель (НО) 5 падающей волны, ферритовый вентиль(ФВ) 6, направленный ответвитель (НО)

7 отраженной волны, детекторные секции 8, 9, соединенные с индикатором 10 коэффициента стоячей волны, цифровой вольтметр

11. трансформатор 12 типов волн с измерительной ячейкой 13, выполненной в аиде бесконечному слою и отмечают с помощью индикатора 10 значение отраженной мощности от данного слоя A(Xoo ). Плавно уменьшают в окрестности точки Хмакс снимают показания отраженной мощности

А(Хмд с ). Продолжая уменьшать толщину слоя жидкости до уровня, при котором показания анализируемого сигнала равны

A(Xoo ), и отмечают показания измерителя

16 Xz, Уменьшая толщину слоя дальше последовательно определяют значение отраженной мощности в окрестности точки

Х« <-А(Х„„,). а также измерителя 16 Х1, соответствующее условию равенства отраженной мощности в точке Х1 и мощности отраженной от бесконечного слоя

А(Х1)=(А(Хоо ), и Хр, соответствующее "нулевому слою (Р пад= Ротр).

По измеренным значениям определяют длину волны 1ж а исследуемой жидкости по формуле:

I X21

cos 4л — -—, й—

cos 4л — -г—

1789941 ния величин отраженной мощности во втором максимуме А(Х, э g) и первом минимуме

A(XM, ) зависимости отраженной мощности от толщины слоя исследуемой жидкости, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют значения толщины слоев Х> и Xz исследуемой жидкости, при которых величина отраженной мощности равна значению мощности отраженной от "бесконечного" слоя, а значения действительной и мнимой частей И. и E комплексной диэлектрической проницаемости определяют по формулам (о ) + ()З 9 кр 2л

2() . Р, гдето> — длина волны в свободном пространстве;

4р — критическая длина волны в вол2 т новоде; / =- —, ж

/А макс

-2 In о — 1/

il® — длина волны в исследуемой жидкости, определяемая иэ выражения ! Х21

cos 4 — —"- — — .— "

cos 4л — — у-О

Хмакс

1789941

Мъ

Q аф Ó с К х с3 е с .

Составитель P. Кузнецова

Техред.М.Моргентал Корректор М. Керецман

Редактор Г. Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 348 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5