ВИМІР діелектричної проникності речовини МЕТОДОМ частково заповнені РЕЗОНАТОР
Бухаров С. В. Дніпропетровський національний університет Корп. 12, вул. Наукова 13, м. Дніпропетровськ – 49050, України e-mail: b us @ ap 1. net-rff. dsu. dp. і a
Рис. 1. Залежність резонансної частоти від діелектричної проникності для різних рівнів заповнення.
Fig. 1. Relation of resonance frequency vs. dielectric permittivity for different filling levels
Для напруженості магнітного поля
де-Поздовжнє хвильове число,
– Поперечне хвильове число для
коливання– Поперечне хвильове
число для коливання Ноп ,
d-висота заповненої частини резонатора,
L – висота резонатора.
– Хвильовий опір.
Із системи рівнянь (1), (2) можна отримати наступне рівняння:
Комплексна частину резонансної частоти з = co ‘+ ico “пов’язана з добротністю наступним співвідношенням:^
Для визначення діелектричної проникності вимірюються резонансні частоти і добротності порожнього f0,On і частково заповненого резонатора f \, Ox. Знайдена парціальна добротність, обумовлена втратами в діелектрику q _ QoQi,
~ 0,-0,
використовується для визначення комплексної частини резонансної частоти. Чисельно вирішуючи рівняння (3) при відомій висоті заповнення та комплексної частоті, знаходиться шукана комплексна діелектрична проникність.
Залежність резонансної частоти основного типу коливань резонатора довжиною L = 8cm від діелектричної проникності для різних випадків заповнення показана на рис.1 а, б.
Графіки на рис. 1 побудовані для випадку відсутності втрат в діелектрику. При наявності втрат частота стає комплексною, що Ображей в таблиці 1 (значення частот вказані в МГц)
Таблиця 1.
s’ s" |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
3 |
2998 130 |
2639 90 |
2381 67 |
2185 52 |
2030 42 |
1904 34 |
4 |
2992 172 |
2635 120 |
2379 89 |
2183 69 |
2029 56 |
1903 46 |
5 |
2985 215 |
2631 150 |
2376 111 |
2182 86 |
2028 70 |
1902 57 |
6 |
2372 133 |
2180 103 |
1901 68 |
|||
7 |
2024 96 |
|||||
8 |
1898 91.4 |
II. Висновок
Резонаторні метод вимірювання діелектричної проникності досить чутливий до величини втрат в діелектрику. Використання часткового заповнення резонатора дозволяє розширити перелік досліджуваних матеріалів, проникність яких може бути визначена резонаторних методом.
Слід зазначити, що при tgS> 0.1 резонансна крива стає широкою, що призводить до зниження точності визначення резонансної частоти. Наведено залежності резонансної частоти від діелектричної проникності при різних рівнях заповнення. Показано зниження дійсної частини резонансної частоти з ростом втрат в діелектрику.
III. Список літератури
[1] Каценеленбаум Б. 3. Високочастотна електродинаміка.
М.: Наука, 1966.
PERMITTIVITY MEASUREMENT BY PARTLY FILLED RESONATOR METHOD
Bukharov S. V Dnepropetrovsk National University
Naukova St. 13, Dnepropetrovsk, 49050, Ukraine E-mail: bus@apl.net-rff.dsu.dp.ua
Abstract – Method of complex permittivity measurement by partly filled resonator is considered. The simplest model-like transcendental equation is used. Curves of Hln wave resonant frequency in dependence on sample permittivity and infill level are obtained.
I. Introduction
Partly filled resonator method allows measuring permittivity with higher loss factor and increases the number of substances under the test. Permittivity measurement in frequency band can be realized by means of the infill level variation.
II. Main part
Transcendent equation is obtained from the boundary condition on the substance surface. Loss factor makes the resonance frequency complex. Imaginary part depends on the quality factor. Direct and inverse problems are based on the equation (3) numerical solution.
III. Conclusion
Resonance cavity method has high sensitivity for loss factor. However, high losses make the resonance curve wide, that decreases the resonance frequency determination accuracy.
Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»
Ваш відгук