Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу, що включає вимірювання резонансних частот і добротностей циліндричного резонатора з хвильовим коливанням типу Е010 за відсутності та при наявності матеріалу, що досліджується, наступну обробку результатів вимірювання, який відрізняється тим, що вимірювання резонансних частот і добротностей циліндричного резонатора додатково здійснюють на хвилях вищих мод Е01n, а обробку результатів вимірювання виконують за обчислюваними формулами:

e=1+0,539×V/Vc×(f0n-f1n)/f0n×[1+6,818×(a/ln)2]

tgd=0,269/e×V/Vc×(1/Q1n-1/Q0n)×[1+6,818×(a/ln)2], де

e - діелектрична проникність матеріалу;

tgd - тангенс кута втрат матеріалу;

f0n, f1n - резонансні частоти за відсутності та при наявності матеріалу, відповідно;

Q0n, Q1n - добротності резонатора за відсутності та при наявності матеріалу, відповідно;

V, Vc - об'єм резонатора й матеріалу, відповідно,

при цьому: V=p×а2×l

Vc=p×b2×h,

де: a, b, l, h - відповідно, радіуси та довжини резонатора й матеріалу,

ln - резонансна довжина хвилі резонатора,

при цьому: ln=2l/n,

де: n - ціле число, що дорівнює 0; 1; 2; ...

Текст

Спосіб визначення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу, що включає вимірювання резонансних частот і добротностей циліндричного резонатора з хвильовим коливанням типу Е010 за відсутності та при наявності матеріалу, що досліджується, наступну обробку результатів вимірювання, який відрізняється тим, U 2 (19) 1 3 34146 Характерним для циліндричних резонаторів з хвилевидним коливанням типу Е010 є те, що резонатор працює на одній фіксованій частоті, значення якої залежить лише від радіуса циліндричного резонатора і не залежить від його довжини. З відомих способів найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак до корисної моделі є спосіб визначення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу (стрижня) на заданому типі хвильових коливань Е010, що полягає в вимірюванні резонансних частот і добротності циліндричного резонатора у відсутності та при наявності діелектричного матеріалу (стрижня) з наступним визначенням e та tgd за відомими формулами: e=1+0,539×V/Vc×(f0-f 1)/f0 (1) tgd=0,269/e×V/Vc×(1/Q 1-1/Q 0) (2) де: e - діелектрична проникність; tgd - тангенс кута втрат; f0, f 1 - резонансні частоти у відсутності та при наявності матеріалу (стрижня), відповідно; Q0, Q1 - добротності резонатора у відсутності та при наявності матеріалу (стрижня), відповідно; V, Vc - об'єм резонатора й стрижня, при цьому: V=p×а2×l Vc=p×b2×h, де a, b, l, h - відповідно, радіуси та довжини резонатора й діелектричного стрижня [А.А. Брандт «Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах», М., 1963, с.94]. Недолік цього способу полягає в визначенні діелектричних констант при збудженні в циліндричному резонаторі хвильового коливання типу E010, що й знайшло відображення в обчислювальних формулах 1 і 2, які зв'язують значення обчислювальних діелектричних констант з вимірювальними параметрами лише на хвильовому коливанні типу Е010 . Використання обчислювальних формул 1 та 2 для визначення діелектричної проникності e та тангенса кута втрат tgd при збудженні в циліндричному резонаторі хвильового коливання типу Е01n є неможливим з огляду на те, що при переході до вищи х типів хвиль Е01n в діелектричному матеріалі виникають додаткові значні втрати, які залежать саме від типу коливань й не враховуються при обчисленні. Таким чином для визначення діелектричних констант матеріалу в діапазоні вимірювальних частот необхідним є використання декількох циліндричних резонаторів різних діаметрів, де забезпечується розповсюдження хвильового коливання з відповідною критичною довжиною. Це безумовно ускладнює процес вимірювання. Задачею, на рішення якої направлена дана корисна модель, є спрощення способу визначення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу в діапазоні вимірювальних частот на хвиля х тип у Е01n . Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу, який полягає в вимірюванні резонансних частот і добротностей циліндричного резонатора з хвильовим коливанням типу Е010 у відсутності та при наявності матеріалу, 4 що досліджується, й в наступній обробці результатів вимірювання, згідно з корисною моделлю, вимірювання резонансних частот і добротностей циліндричного резонатора додатково здійснюють на хвилях вищи х мод Е01n, а обробку результатів вимірювання виконують за обчислюваними формулами: e=1+0,539×V/Vc×(f0n-f1n)/f0n×[1+6,818×]a/ln)2 ] (3) tgd=0,269/e×V/Vc×1/Q 1n(4) -(1/Q0n)×[1+6,818×a/ln)2] де: e - діелектрична проникність; tgd - тангенс кута втрат; f0n , f1n - резонансні частоти у відсутності та при наявності матеріалу, відповідно; Q0n , Q1n - добротності резонатора у відсутності та при наявності матеріалу, відповідно; V, Vc - об'єм резонатора й матеріалу, відповідно, при цьому: V=p×а2×l (5) Vc=p×b2×h, (6) де: a, b, l, h - відповідно, радіуси та довжини резонатора й стрижня ln - резонансна довжина хвилі резонатора, при цьому: ln=2l/n (7) де: n - ціле число, що дорівнює 0; 1; 2; 3;... Вимірювання резонансних частот і добротностей циліндричного резонатора на хвилях ви щих мод Е01n в сукупності з обчислюванням результатів вимірювання за вищенаведеними формулами 3 та 4, які враховують вплив переходу до вищи х типів хвиль Е01n на значення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу, дозволяє спростити визначення діелектричних констант матеріалу в діапазоні вимірювальних частот. Спосіб, який пропонується, може бути здійснено, наприклад, за допомогою пристрою, структурна схема якого показана на Фіг. Високочастотні коливання перестроюваного по частоті генератора 1 через петлю зв'язку 2 подають до резонатора 3, утвореного трубою 4 та заглушками 5. Із резонатора 3 сигнал знімають на індикаторний пристрій 6 через петлю зв'язку 7 та детектор 8. Резонансна частота визначається по індикаторному пристрою 6, наприклад, високочутливим мікроамперметром. Визначення діелектричної проникності є полягає в вимірюванні резонансних частот резонатора на заданому типі коливань Е01n у відсутності та при наявності матеріалу 9, що досліджується, і розраховується за формулами 3, 5, 6 та 7. Визначення тангенса кута втрат tg d полягає в вимірюванні добротності резонатора на заданому типі коливань Е01n у відсутності та при наявності матеріалу, що досліджується, і розраховується за формулами 4, 5, 6 та 7. Приклад реалізації способу, що заявляється. Визначення e та tgd проводились на хвилях типу Е 010 та Е 011. Вибраний циліндричний резонатор з геометричними розмірами: а=4,7см, І=10,4см. В якості 5 34146 діелектричного матеріалу використовувався фторопластовій стрижень ФТ-4, діаметром 2b=0,845см, довжиною h=І=10,4см, який встановлювався впродовж вісі резонатора. При геометричних розмірах резонатора (І, а): резонансна довжина хвилі резонатора розраховується за формулою 7, ln=2l/n (7) де: n - ціле число, що дорівнює 0; 1; 2; 3;... - резонансна частота резонатора розраховується за відомою формулою 8 6 f0n=С√1/(2,6127а)2+n2/412 (8) де: l - довжина резонатора; а - радіус резонатора; n - ціле число, що дорівнює 0; 1; 2; 3;... [И.В. Лебедев «Техника и приборы СВЧ, М. 1970, том1, с.343»]. Розраховані значення f0n та ln, на яких можливе проведення вимірювання діелектричних констант матеріалу в залежності від типу коливань n наведені в таблиці 1. Таблиця 1 ln(см) ¥ 20,8 Тип хвилі Е01n Е010 Е011 Для визначення tgd вимірювались частоти f1 та f2 на половинному рівні сигналу резонансних частот f0 та f01 (детектор має квадратичну характеристику), у відсутності та при наявності діелектричного стрижня. По різниці частот Df=f1-f2 відповідно до F0n (МГц) 2443,06 2837,05 відомої формули Q0=f 0/Df розраховувалось значення добротності резонатора у відсутності та при наявності діелектричного стрижня. Дані вимірювання та розрахунків наведені в таблиці 2 Таблиця 2 У відсутності стрижня при наявності стрижня e (за формулою 3) У відсутності стрижня При наявності стрижня f0, МГц f01 , МГц f0, МГц f1, МГц f2, МГц Df=f1-f2 , МГц Q0=f 0/Df f01 , МГц f1, МГц f2, МГц Df=f1-f2 , МГц Q0=f 0/Df tgd (за формулою 4) Значення діелектричної проникності e та тангенса кута втрат tgd матеріалу, визначені відповідно до способу, що заявляється, відповідають аналогічним даним, визначеними іншими способами та приведеними в джерелах інформації. Наприклад, на частоті 3000МГц для фторопласту ФТ-4 E010 2441,96 2404,337 2,027 2441,96 2441,813 2442,134 0,321 7607,352 2404,337 2404,17 2404,522 0,352 6830,5 2,455×10-4 E011 2834,555 2802,975 2,0017 2834,555 2834,936 2834,174 0,762 3719,9 2802,975 2803,334 2802,553 0,781 3588,96 2,197×10-4 значення e=2,02, значення tgd=2,85×10-4 [И.В. Лебедев «Техника и приборы СВЧ» М. 1970, Т1, с.426], e=2,0, tg d=2×10-4 [Справочник «Таблицы физических величин», под ред. И.К. Кикоина, М., Атомиздат, 1976, с.324]. 7 Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко 34146 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for determination of dielectric permittivity and tangent of angle of losses of material

Автори англійською

Voloshko Oleksandr Yuriiovych, Kramskyi Hryhorii Dmytrovych, Kramskyi Yehor Dmytrovych, Samoilov Viktor Leonidovych, Semynozhenko Volodymyr Petrovych, Chepkyi Oleksii Andriiovych, Shyshkin Oleh Valeriiovych

Назва патенту російською

Способ определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь материала

Автори російською

Волошко Александр Юрьевич, Крамский Григорий Дмитриевич, Крамский Егор Дмитриевич, Самойлов Виктор Леонидович, Семиноженко Владимир Петрович, Чепкий Алексей Андреевич, Шишкин Олег Валерьевич

МПК / Мітки

МПК: G01N 22/00, G01R 27/26

Мітки: кута, діелектричної, проникності, визначення, спосіб, матеріалу, тангенса, втрат

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-34146-sposib-viznachennya-dielektrichno-proniknosti-ta-tangensa-kuta-vtrat-materialu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення діелектричної проникності та тангенса кута втрат матеріалу</a>

Подібні патенти