Проектирование радиоволновых (СВЧ) приборов неразрушающего контроля материалов. Мищенко С.В - 58 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

трический образец располагается в свободном пространстве, т.е. он не имеет непосредственного меха-
нического контакта с какими-либо узлами измерительной или вспомогательной аппаратуры, кроме эле-
ментов крепления самого образца, находящихся практически вне электромагнитного поля и не оказы-
вающих существенного влияния на результаты измерений. Сравнение параметров указанных волн по-
зволяет вычислить собственные параметры диэлектрика. В принципе диэлектрический образец и фазо-
вый фронт падающей электромагнитной волны могут быть любой формы, однако в таком общем случае
установить достаточно точную связь между параметрами волны и электрическими параметрами взаимо-
действующего с ней диэлектрика становится весьма затруднительно. Задача решается достаточно точно
только для немногих частных случаев.
Метод свободного пространства может быть применен: для измерений в миллиметровом и санти-
метровом диапазонах, когда другие (например, резонаторные или волноводные) методы становятся не-
приемлемыми; при исследовании параметров однородных, неоднородных и слоистых
листовых материалов как в условиях лаборатории, так и в производственных условиях, когда изготов-
ление образцов специальной формы из листового материала нецелесообразно; при исследовании пле-
ночных материалов; при исследовании готовых изделий из диэлектриков (например, обтекателей ан-
тенн, антенных окон и других радиопрозрачных оболочек), которые нельзя разрушать для изготовления
из них образцов в целях проведения измерений. Наконец, метод свободного пространства может ис-
пользоваться при исследовании диэлектриков в процессе воздействия на них каких-либо внешних фак-
торов: радиации, механических усилий, тепловых потоков, плазменных сред, при которых любая другая
измерительная аппаратура, контактирующая с диэлектрическими образцами, становится либо помехой
для действия этих факторов, либо сама разрушается под их воздействием.
Выясним, какие характеристики электромагнитной волны, взаимодействующей с диэлектриком,
могут быть измерены и какова их связь с электрическими параметрами материала.
Как известно, в технике СВЧ для формального описания свойств немагнитных диэлектриков приня-
то пользоваться несколькими парами параметров, а именно:
1) относительной диэлектрической проницаемостью ε и проводимостью материала σ;
2) действительной ε
′
и мнимой ε
′′
частями абсолютной комплексной диэлектрической проницаемо-
сти
ε
′
′
−
ε
′
=
ε
j
a
&
; (3.1)
3) действительной n и мнимой nk частями комплексного коэффициента преломления )1( jknn
−
=
&
ли-
бо коэффициентом преломления n и коэффициентом поглощения k;
4) относительной диэлектрической проницаемостью ε и тангенсом угла диэлектрических потерь tg
δ.
Между названными параметрами существует однозначная связь, в результате чего одни могут быть
выражены через другие, например:
2
a0a
;// tg;/; n
&
&
=εωεσ=ε
′
ε
′′
=δωσ=ε
′′
εε=ε=ε
′
, (3.2)
где
a0
ε=εε – абсолютная диэлектрическая проницаемость;
12
0
1086,8
−
⋅≈ε
Ф/м – электрическая постоян-
ная, а
0a
εε=ε – относительная комплексная диэлектрическая проницаемость.
Наиболее часто в технике СВЧ, а также в практике разработки и исследования материалов пользу-
ются последней из названных парой параметров [6].
Приведенные параметры удобны для описания свойств однородных материалов. Для неоднородных
материалов (например, слоистых) либо неравномерно прогретых, необходимо найти поле электриче-
ских параметров (их распределение). В подобных случаях удобно характеризовать материал не элек-
трическими (ε и tg δ), а радиотехническими параметрами, в частности комплексными коэффициентами
прохождения Т либо отражения R:
ϕ
=
j
eTT ; (3.3)
φ
=
j
eRR , (3.4)

Страницы