Измеритель параметров диэлектрических материалов

 

ОП ИСАНИИ

Ф (11) 746331

Союз Советскин

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04.78 (21) 2602658/18-21 с присоединением заявки.% (23) Приоритет

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 10.07.80 (51)M. Кл.

Q 01 R 27/26

Госуднрстненный комитет

3l0 делам изобретений и открытий (53) УД К 621.317. с374(088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Балашов и H А. Трефилов

1 (71) Заявитель

Улт.,яновский политехнический институт (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к из}терительной технике и может быть использовано в радиотехнической промышленности, в частности для исследования зависимостей параметров диэлектриков при наложении внешних воздействий.

Известен измеритель параметров диэлектрических материалов, основанный на резонансном методе, в котором изменение резонансной частоты резонатора ха10 рактеризует диэлектрическую проницаемость с,, изменение добротности — тангенс угла диэлектрических потерь tg 3 ll).

Недостатком этого измерителя является низкая точность измерений.

Иэ известных измерителей параметров диэлектрических материалов наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель, содержащий генератор сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний, генератор пилообразного напряжения, опорный и измерительный резонаторы, сигналы с которых в измерительном блоке, включающем в себя

2 схему измерения Ь. и схему измерения

4,З8 преобразуются в постоянное напряжение, величина которого соответствует значениям измеряемых параметров, генератор синхронизации и регистрирующее устройство 2).

Недостатком указанного измерителя является малая точность измерения 1до

У возникающая в связи со сложностью измерения малых длительностей времен= ных интервалов, соответствующих названному параметру, причем точность измерения т. Д зависит от пределов изменения 5 . Причиной, вызывающей этот недостаток, является применение высокодобротных резонаторов, использование которых позволяет повысить точность измерения с, а также широкий диапазон изменения частоты СВЧ генератора, обеспечивающий измерение 6 в широком диапазоне значений.

Целью изобретения является повышение точности измерения tg о диэлектрических материалов с широким диапазоном

3 74633 возможных значений Я цри использовании резонансного метода.

Поставленная пель достигается тем, что измеритель параметров диэлектрических материалов, содержащий СВЧ генератор, генератор пилообразного напряжения, измерительный и опорный резонаторы, блоки измерения Я и генератор синхронизации и регистратор, введены второй генератор пилообразного -10 напряжения, коммутатор и формирователь постоянной составляющей, причем вход последнего подключен к выходу блока измерения, выход формирователя постоянной составляющей подключен хо ls входу одного из генераторов пилообразного напряжения, выходы обоих генераторов подхлючены ко входам коммутатора, выход которого подключен ко входу СВЧ генератора, а выход генератора синхро- 20 низации подключен к управляющим входам обоих генераторов пилообразного напряжения, коммутатора и блоков измерения Я и A)8

На чертеже представлена структурная 25 схема измерителя параметров диэлехтрических материалов.

Измеритель параметров диэлектриков содержит СВЧ генератор 1, коммутатор2, генераторы 3 и 4 пилообразного напряжения, измерительный и опорный резонаторы 5 и 6 соответственно, блок 7 измерения К о, блок 8 измерения g, формирователь 9 постоянной составляющей, 35 генератор 10 синхронизации и регистрирующее устройство 11.

Генератор 10 синхронизации обеспечирает поочередное измерение и kg 8 исследуемых диэлектрических материалов, 40 поэтому целесообразно привести описание работы измерителя отдельно для измерения Я и для измерения 1 ф Д .

При измерении Я выходные импульсы генератора 10 синхронизации . запускают оба генератора 3 и 4 пилообразного напряжения, но импульс синхронизации, поступающий на управляющий вход коммутатора 2, обеспечивает прохождение на вход СВЧ гейератора 1 только

50 пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором 3. Частотномодулированный СВЧ сигнал поступает на измерительный резонатор 5, содержащий образец исследуемого диэлектрика, и на опорный резонатор 6. В блоке 8 измерения Я вырабатывается постоянное напряжение, соответствующее величине измеряемого параметра. При измерении 6

1 4 блок 7 измерения k о отключен импульсом синхронизации, поступившим с геператора 10 синхронизации. Регистратор 13 записывает значение с диэлектрического образца.

Следующий импульс синхронизации, подаваемый на управляющий вход коммутатора 2, разрешает прохождение на вход

СВЧ генератора 1 только пилообразного напряжения, выработанного генератором 4, и в связи с тем, что максимальное значение этого напряжения значительно меньше, например в 10 раз, максимального значения пилообразного напряжения генератора 3, изменение частоты СВЧ генератора 1 происходит в значительно меньших пределах. Так, для приведенного примера происходит уменьшение пределов изменения частоты СВЧ генаратора также в 10 раз, что приводит к соответствующему расширению резонанс-! ной характеристики резонатора 5. Блок измерения 4g 8 вырабатывает постоянное напряжение, определяемое величиной tg о исследуемого диэлектрического материала. Блок измерения б в это время отключен импульсом синхронизации, поступившим с генератора 10. Регистрирующее устройство записывает величину диэлектрического образца. Формирователь 9 постоянной составляющей, на вход которого подается выходной сигнал ! блока измерения 6 -, выработанный в предыдущем цикле, создает пъедестал к пилообразному напряжению, вырабатываемому генератором 4. Необходимость введения в блок измерителя параметров диэлехтрических материалов формирователя 9 связана с тем, что при изменении материалов:с высоким значением Я происходит значительное изменение резонансной частоты измерительного резонатора 5, и отсутствие такого формирователя привело бы к тому, что резонансная частота резонатора 5 могла бы выйти за границы тех пределов изменения частоты СВЧ генаратора 1, которые определяются пилообразным напряжением генератора 4. Применение формирователя

9 постоянной составляющей обеспечивает постоянное слежение за резонансной частотой измерительного резонатора 5.

Использование в измерителе параметров диэлектрических материалов формирователя постоянной составляющей и двух. различных генераторов пилообразного напряжения, один из которых, используемый при измерении Я, изменяет

5 746 частоту СВЧ генератора в значительно больших пределах, чем генератор пилообразного напряжения, используемый при измерении 4g 3, при поочередной их работе и при очередной же работе блоков измерения Я и у 3 позволяет существенно повысить точность измерения 1 о образцов, имею@их широкий диапазон возможных значений с

Формула изобретения

Измеритель параметров диэлектрических материалов, содержащий СВЧ генератор, генератор пилообразного напряжения, измерительный и опорный резонаторы, блоки измерения Я и -fg 3 генератор синхронизации и регистратор, отличаюшийся тем,что,с целью повышения точности измерения уд материалов, имеющих широкий диапазон возможных значений Я, в него вве331 6 дены второй генератор пилообразного напряжения. коммутатор и формирователь постоянной составляюшей, причем вход последнего подключен к выходу блока измерения Я, выход формирователя постоянной составляющей подключен ко входу одного из генераторов пилообразного напряжения, выходы обоих генераторов пилообразного напряжения подклю о чены ко входам коммутатора, выход которого подключен ко входу СВЧ генеpampa, а выход генератора синхронизации подключен к управляющим входам обоих генераторов пилообразного на g пряжения, коммутатора и блоков измерения 8 и 1 о .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

2о No 224675, кл. 5 01 Й 31/11, 1968, 2. Сборник Электронная техника", 1974, сер. 8, вып. 9 (27), с. 75-80.

Составитель Л. Сорокина

Редактор Н. Ахмедова Техред .И. Нипц Корректор И. Муска

Заказ 3933/33 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4