Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 6.1.2. Методы измерений в свободном пространстве и в линии передачиМетоды измерений характеристик диэлектрических материалов в свободном пространстве основываются в основном на использовании приборов оптического типа и применялись, например, в самых первых измерениях жидкостей [48, 66].
Рис. 6. 2. Измерения характеристик диэлектриков в свободном пространстве: а — поглощение при прохождении; Можно проводить измерения длины волны и поглощения в материалах, выражая результаты в значениях пик. Методика Сакстона и Лейна [228] показана на рис. 6.2, а; коэффициент поглощения измеряется непосредственно. Этот метод удобен только для изучения материалов с высокими потерями [49], так как если толщина материала достаточно велика, чтобы устранить многократные отражения, то потери будут пропорциональны толщине. Если изменение толщины от
На миллиметровых волнах эти методы передачи можно сочетать с интерферометрическими методами [47], описанными в гл. 13. Вместо этого может быть измерен коэффициент отражения у поверхности материала. В устройстве, показанном на рис. 6.2, б, угол падения составляет около 45°. Необходимо вначале удостовериться, что расстояние по прямой между передатчиком и приемником достаточно велико и амплитуда поля изменяется обратно пропорционально расстоянию, после чего можно проводить измерения этого поля в точках расположения передатчика и приемника, лежащих точно на одном уровне. Затем обе антенны поворачивают к поверхности жидкости под соответствующими углами так, чтобы получилось зеркальное отражение, и поле в точке расположения приемника определяется еще раз.
Рис. 6.3. Измерения характеристик диэлектриков в волноводах: а — элемент поглощения для газов; б - граничное отражение для твердых тел; в — граничное отражение для жидкостей. (См. [222] и [210].) При вычислении коэффициента отражения принимается во внимание увеличение длины пути в соответствии с законом обратной квадратичной зависимости и вносится поправка на небольшие побочные отражения. Более удобным методом является метод, показанный на рис. 6.2, в; при нормальном падении волны измерения могут проводиться с одной антенной при условии, что отраженная мощность определяется в значениях стоячей волны, возникающей в фидерной линии, или что применяется одна из пассивных дуплексных схем, описанных в разделе 18.1.1. Методы измерений в линии передачи [179, 180] основываются на изменениях фазы и (или) амплитуды стоячей (или бегущей) волны, возникающих при наличии диэлектрика. Для измерения свойств газов пригоден, например, следующий метод [129, 252]. Отрезок I линии передачи, например, прямоугольного волновода с колебаниями вида дальний конец волновода замыкается накоротко, в минимуме стоячей волны на входе волновода помещается зонд. Затем вводится исследуемый газ и замечается последующее смещение положения минимума. Если
Важно, чтобы генератор был стабилизирован по частоте и хорошо согласован с линией передачи. Свойства диэлектрика можно определить из измерений, проведенных на поверхности раздела с воздухом; пример прибора для измерения свойств твердого тела показан на рис. 6.3, б. Если
а для случая нормального падения согласно закону Френеля
Из определения КСВН на входе линии уравнение (2.12) дает
Если первый минимум в картине стоячей волны находится на расстоянии
Коэффициент передачи напряжения дается формулой
Измерения могут быть выполнены в коаксиальной линии [47, 156] или в волноводе [56]. По известному методу Робертса и Хиппеля [222] часть волновода, короткозамкнутого на конце, заполняется исследуемым материалом. Пользуясь обозначениями на рис. 6.3, б, получим
откуда для колебаний типа ТЕ в волноводе теория раздела 1.5.3 дает
Далее
что вместе с привлечением уравнений (6.12), (6.13) и (6.15) дает
где можно определить из уравнения (6.20) графическими методами [77, 219, 235], что позволяет вычислить Для материалов с высокими потерями Чтобы улучшить точность измерений характеристик материалов с большими потерями, Полей [210, 211] предложил для жидкостей метод измерения, показанный на рис. 6.3, в. Испытуемый образец находится в запаянной секции волновода, заканчивающегося короткозамыкающим поршнем, который перемещается с помощью микрометрической головки. Подобная техника предусматривает использование оконечного поршня холостого хода [75]. Эти методы предполагают построение графика КСВН в функции длины
то можно показать, что
Если
и
Уравнения (6.23) и (6.24) можно использовать для получения семейства кривых, по которому можно отсчитать
Другой метод, пригодный для измерений характеристик жидкостей с большими потерями, заключается [70] в определении
Рис. 6. 4. Измерение методом моста с использованием линии передачи: а — схема с двойным волноводным тройником; б - график Если и
Измерения удобно проводить в круглых волноводах, и если радиус первого из них лишь немногим превышает предельное значение, когда волновод заполнен жидкостью, а радиус второго волновода сделан большим по сравнению со значением предельной волны, то уравнения (6.27) и (6.28) дают
Метод основан на измерении затухания, и для этой цели пригодны как предельные аттенюаторы, так и аттенюаторы с вращающейся пластинкой. Балансные или мостиковые схемы вида двойного тронника применимы на частотах [122] порядка
Уравнение (6.30) представлено в графическом виде на рис. 6.4, б. Этот метод применим также только для материалов с большими потерями.
|
1 |
Оглавление
|