Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов на свч

 

Изобретение относится к области измерения электрических величин в СВЧ-диапазоне. Технический результат - получение более точной измерительной информации о значении комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов. Сущность: предлагается способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов на СВЧ, в котором прямоугольный волновод короткозамкнутый на конце, с продольной щелью на его боковой стенке, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом, перед процессом измерения воздушный зазор между волноводом и измеряемым образцом или эталоном заливается припоем.

Изобретение относится к области измерения электрических величин в СВЧ диапазоне для контроля электрических параметров комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпеданcных композиционных материалов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ для измерения комплексной диэлектрической проницаемости косвенным методом, включающий следующие операции: установка на волновод эталонного короткозамыкателя; калибровка установки, измерение комплексного коэффициента отражения от эталонного короткозамыкателя; установка на волновод измерительного образца; измерение комплексного коэффициента отражения от измерительного образца; вычисление комплексной диэлектрической проницаемости ε [см. Патент РФ №2199760, БИ №6, 2003 г.]. Измерения проводятся в два этапа: в начале к щели волновода подключается эталонный короткозамыкатель и производится калибровка установки, затем к щели волновода взамен эталонного короткозамыкателя подключается исследуемый плоский образец диэлектрика. От СВЧ-генератора по волноводу подается зондирующая электромагнитная волна. Информация о параметрах материала заключается в амплитудах и фазах отраженных волн, т.е. в комплексном коэффициенте отражения от образца. Для измерения коэффициента отражения могут применяться одиночные и многозондовые измерительные линии, автоматические измерительные линии, автоматические измерители полных сопротивлений и т.п. Обработка результатов производится по способу прототипа [см. Патент РФ №2199760, БИ №6, 2003 г.].

Недостатком описанного прототипа являются погрешности измерения ε и tgδ, вызванные воздушным зазором в местах соприкосновения волновода с измеряемым образцом или короткозамыкателем. Через воздушный зазор происходит отток зондирующей мощности в свободное пространство, что приводит к снижению измеряемого значения модуля коэффициента отражения и приводит к погрешности определения ε.

Сущность изобретения заключается в следующем: в повышении точности измерения комплексной диэлектрической проницаемости ε низкоимпедансных композиционных материалов.

Технический результат - получения более точной измерительной информации о значении комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов на СВЧ, включающий установку на волновод эталонного короткозамыкателя; калибровку установки, измерение комплексного коэффициента отражения от эталонного короткозамыкателя; установку на волновод измерительного образца; измерение комплексного коэффициента отражения от измерительного образца; вычисление комплексной диэлектрической проницаемости. Особенность заключается в том, что перед процессом калибровки производят заливку припоем воздушного зазора в местах соприкосновения волновода с эталонным короткозамыкателем, устанавливают измерительный образец и перед процессом измерения производят заливку припоем воздушного зазора в местах соприкосновения волновода с измеряемым образцом. Методика измерения и вычисления ε производится как в прототипе.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном решении.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие требования:

- дополнение известного средства каким-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между другими.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известный факт влияния каждого из указанных признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом. На короткозамкнутый прямоугольный волновод устанавливают эталонный короткозамыкатель, воздушный зазор между волноводом и эталонным короткозамыкателем заливают припоем, затем включают в измерительную схему. От СВЧ-генератора по короткозамкнутому прямоугольному волноводу подают зондирующую волну, которая движется по короткозамкнутому прямоугольному волноводу с продольной щелью доходит до короткозамкнутого конца волновода, отражается и движется в обратном направлении. Сначала производят измерения комплексного коэффициента отражения зондирующей волны от волновода с эталонным короткозамыкателем, установленным на место щели. Затем на прямоугольный волновод устанавливают измеряемый образец, воздушный зазор между волноводом и измеряемым образцом заливают припоем, производят измерения коэффициента отражения зондирующей волны от измеряемого образца. Из полученных результатов комплексных коэффициентов отражения зондирующей волны от короткозамкнутого прямоугольного волновода с измеряемым образцом и с эталонным короткозамыкателем вычисляют значение комплексной диэлектрической проницаемости измеряемого материала.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупностью условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в производстве новых поглощающих материалов для измерения их электрических характеристик;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов на СВЧ, включающий установку на волновод эталонного короткозамыкателя, калибровку установки, измерение комплексного коэффициента отражения от эталонного короткозамыкателя, установку на волновод измерительного образца, измерение комплексного коэффициента отражения от измерительного образца, вычисление комплексной диэлектрической проницаемости, отличающийся тем, что перед процессом калибровки производят заливку припоем воздушного зазора в местах соприкосновения волновода с эталонным короткозамыкателем, устанавливают измерительный образец и перед процессом измерения производят заливку припоем воздушного зазора в местах соприкосновения волновода с измеряемым образцом.