雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀的製作方法

2023-04-30 04:56:26 1

專利名稱：雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種波導型材料吸波性能測試裝置，特別涉及一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀。
背景技術：
吸波材料指能吸收，衰減入射的電磁波，並將其電磁能轉換成熱能耗散掉，或使電磁波因幹涉而消失的一類材料，吸波材料最早用於軍事目的，稱為隱身材料。隨著科技的發展，對吸波材料的需求越發迫切，對吸波材料的研究日趨深入，開發出來的吸波材料的種類也繁多。根據時間先後分，吸波材料可以分為傳統型吸波材料和新型吸波材料。傳統型吸波材料按微波衰減損耗機理可分為電阻型，電介質型和磁介質型；新型吸波材料分為納米材料，手性材料，電路模擬吸波材料等。典型的傳統型的吸波材料有鐵氧化體吸波材料、金屬粉末吸波材料和多晶體鐵纖維吸波材料等等；新型吸波材料主要是指納米吸波材料。根據使用形式分有塗料型吸波材料、貼片型吸波材料、泡沫型吸波材料、吸波膩子、吸波複合材料(層板型和夾層型)等；根據工作原理分有復磁導率和復介電常數基本相等的吸收材料、四分之一波長諧振吸波材料、阻抗漸變吸波材料、衰減表面電流的薄層吸收材料。材料的吸波本質就是介質材料與交變電磁場(電磁波)相互作用而使電磁能發生轉化的過程。電磁波與介質(常規粗晶材料)相互作用的重要參數是電阻率P，復介電常數ε，復磁導率μ和介質損耗角正切tan δ。吸波材料的吸收電磁波的基本原理是減少電磁波在材料表面的反射和散射及在材料內部的無損耗透射，最大限度地使電磁能在材料內部損耗，轉變為材料的內能。最具有發展前景的吸波材料吸應具備既有極好的吸波特性，同時具有寬頻帶，兼容性好，質量輕，厚度薄等特點。吸波材料性能的最重要指標之一就是材料對電磁波的吸收率，而影響材料吸波性能的重要電磁參數主要有電阻率P，復介電常數ε，復磁導率μ和介質損耗角正切tan δ。如何測量相關的電磁參數對於測試材料的吸波性能是非常重要的。波導型駐波測量線就是利用波導管作為電磁波的定向傳輸線來測量某種材料復介電係數的方法，也就是從電磁波與物質的相互作用原理出發，藉助於入射波與介質末端金屬面的反射波在介質前面的空間形成駐波，通過測量這個駐波場，即測得波導波長和駐波比，就可間接測得材料的電介質性能和吸波性能。波導型駐波測量線是一種最基本的微波測量儀器之一，廣泛用於單埠和雙埠網絡的駐波比、波長及其阻抗等參數的測量，有微波萬用表之稱。但在測量過程中會遇到如下的問題1、由于波導型駐波測量線的開槽離開被檢測材料樣品表面有一定距離，無法直接測得樣品表面到駐波第一個波節的距離，只能間接測量這一距離，使得測量和理論計算過程較複雜；
2、對於低損耗材料的測量，駐波比的值較小，這種情況下波導和同軸線壁的損耗、 樣品和探針間的損耗、放樣品段波導壁的損耗都不能忽略，為保證測量的精確度最好的辦法就是在諧振的狀態下進行測量。

發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明提出一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，在原波導型駐波測量線法測量儀的基礎上增加可移動短路端並在短路端增加一探針測知是否發生諧振，以達到在諧振狀態下進行測量，確保測量精確度，降低波導型駐波測量線自身損耗，提高低損耗介質材料吸波性能的準確測量的目的。本發明的技術方案是這樣實現的一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀， 包括微波發生器、隔離器、定向耦合器、可變衰減器和波導型駐波測量線，其中，所述波導型駐波測量線內設置有橫向探針，此外，還包括諧振耦合器、短路端金屬板、縱向探針、螺旋微調旋鈕，其中，諧振耦合器由波導腔體、阻抗匹配器和金屬隔離板構成，所述的阻抗匹配器設置在波導腔體內部，金屬隔離板設置在與波導型駐波測量線相連接一端，在所述金屬隔板上開有微波耦合孔；所述的雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀其連接關係如下微波發生器的輸出端連接第一隔離器的輸入端，第一隔離器的輸出端連接定向耦合器的輸入端，定向耦合器的輸出端連接第二隔離器的輸入端，第二隔離器的輸出端連接可變衰減器的輸入端，可變衰減器的輸出端連接諧振耦合器，諧振耦合器的波導腔體內設有金屬隔離板的一端連接波導型駐波測量線，所述的金屬隔離板與波導型駐波測量線所在一側形成的腔體為諧振波導腔，在所述諧振波導腔內設置有短路端金屬板，在所述的短路端金屬板上的中央區域設有微孔，縱向探針一端穿過所述的微孔，並略探出短路端金屬板一側表面，在所述的短路端金屬板一側表面塗有待測樣品材料，所述的縱向探針另一端與波導腔外側指示器連接，在短路端金屬板另一側設置有螺旋微調旋鈕，所述的螺旋微調旋鈕與諧振波導腔外壁固定並一部分探出波導管外，所述短路端金屬板在所述螺旋微調旋鈕的調節下，在諧振波導腔內部縱向平行移動；所述的短路端金屬板的表面鍍有銀或銅。本發明優點本發明雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，在單探針波導型駐波測量儀的基礎上增加了可移動短路端進行調諧和在短路端增加一探針可測知是否已經諧振，在諧振狀態下進行測量，保證了測量的精確度，同時測量時降低了測量線自身的損耗，解決了對低損耗介質材料吸波性能的精確測量問題。


圖1為本發明雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀原理圖；圖中，1、微波發生器2、第一隔離器3、第二隔離器4、定向耦合器5、空腔波長計6、 第一指示器7、可變衰減器8、諧振耦合器9、阻抗匹配器10、金屬隔離板11、波導型駐波測量線12、第二指示器13、短路端金屬板14、縱向探針15、螺旋微調旋鈕16、第三指示器17、待測樣品材料。
具體實施例方式本實施例一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，包括微波發生器1、第一隔離器2、定向耦合器4、第二隔離器3、可變衰減器7、波導型駐波測量線11此外，還包括諧振耦合器8、短路端金屬板13、縱向探針14、螺旋微調旋鈕15，其中，諧振耦合器8由波導腔體、阻抗匹配器9、金屬隔離板10構成，所述的阻抗匹配器9設置在波導腔體內部，金屬隔離板10設置在與波導型駐波測量線11相連接一端，在所述金屬隔離板10上開有微波耦合孔；所述的雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀其連接關係如下微波發生器1的輸出端連接第一隔離器2的輸入端，第一隔離器2的輸出端連接定向耦合器4的輸入端，定向耦合器4的輸出端連接第二隔離器3的輸入端，第二隔離器3的輸出端連接可變衰減器 7的輸入端，可變衰減器7的輸出端連接諧振耦合器8，諧振耦合器8內設有金屬隔離板10 的一端連接波導型駐波測量線11，所述的金屬隔離板10與波導型駐波測量線11所在的一側形成的腔體為諧振波導腔，在所述諧振波導腔內設置有短路端金屬板13，在所述的短路端金屬板13上的中央區域設有微孔，縱向探針14 一端穿過所述的微孔，並探出短路端金屬板13 —側表面0. 5mm，在所述的短路端金屬板13 —側表面塗有待測樣品材料，所述的縱向探針14另一端與指示器連接，在短路端金屬板13另一側設置有螺旋微調旋鈕15，所述的螺旋微調旋鈕15與諧振波導腔外壁固定並一部分探出波導管外，所述短路端金屬板13在所述螺旋微調旋鈕15的調節下，可在諧振波導腔內部縱向平行移動。採用本實施例中的雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，測試納米四氧化三鐵粉體材料的吸波性能的過程為首先將納米四氧化三鐵粉體塗在短路端金屬板13的一側表面17處，調節微波發生器1發出微波，所述的微波在波導管內傳播，通過波導管內的第一隔離器2使所述微波單向傳輸進入定向耦合器4，通過定向耦合器4的空腔波長計5探測所述微波的波長，由第一指示器6顯示所測得的微波波長，所述微波進入第二隔離器3，傳輸給可變衰減器7，如果所述微波的強度大於或小於駐波型波導測量線11的測量範圍，可變衰減器8將對所述微波強度進行調節，使所述微波的強度滿足波導型駐波測量線11的量程要求，經過調節的微波射入納米四氧化三鐵表面，調節短路端金屬板13的位置，使諧振波導腔內形成諧振，利用縱向探針14探測諧振波導腔內微波，當波強達到極小值(接近為零)且穩定時為達到諧振狀態，在諧振狀態下通過波導型駐波測量線11來測量諧振波導腔內樣品前面形成的駐波場，通過對波強的最大值和最小值及其所在位置的測量，測得波導波長和駐波比；利用波導型駐波測量線理論公式計算所測量納米四氧化三鐵的吸波性能參數。
權利要求
1.一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，包括微波發生器、隔離器、定向耦合器、可變衰減器和波導型駐波測量線，其中所述波導型駐波測量線內設置有橫向探針，其特徵在於還包括諧振耦合器、短路端金屬板、縱向探針、螺旋微調旋鈕，其中，諧振耦合器由波導腔體、阻抗匹配器和金屬隔離板構成，所述的阻抗匹配器設置在波導腔體內部，金屬隔離板設置在與波導型駐波測量線相連接一端，在所述金屬隔板上開有微波耦合孔；所述測試儀各部件連接關係如下微波發生器的輸出端連接第一隔離器的輸入端，第一隔離器的輸出端連接定向耦合器的輸入端，定向耦合器的輸出端連接第二隔離器的輸入端，第二隔離器的輸出端連接可變衰減器的輸入端，可變衰減器的輸出端連接諧振耦合器， 諧振耦合器的波導腔體內設有金屬隔離板的一端連接波導型駐波測量線，所述的金屬隔離板與波導型駐波測量線所在一側形成的腔體為諧振波導腔，在所述諧振波導腔內設置有短路端金屬板，在所述的短路端金屬板上的中央區域設有微孔，縱向探針一端穿過所述的微孔，並略探出短路端金屬板一側表面，在所述的短路端金屬板一側表面塗有待測樣品材料， 所述的縱向探針另一端與波導管外側指示器連接，在短路端金屬板另一側設置有螺旋微調旋鈕，所述的螺旋微調旋鈕與波導腔外壁固定並一部分探出波導腔外，所述短路端金屬板在所述螺旋微調旋鈕的調節下，在諧振波導腔內部縱向平行移動。
2.根據權利要求1所述的雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，其特徵在於所述的短路端金屬板的表面鍍有銀或銅。
全文摘要
一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，涉及一種波導型材料吸波性能測試裝置，一種雙探針諧振波導型材料吸波性能測試儀，包括微波發生器、還包括諧振耦合器、短路板、縱向探針、螺旋微調旋鈕，其中，諧振耦合器由波導腔體、阻抗匹配器、金屬隔板構成，所述的阻抗匹配器設置在波導腔體內部，金屬隔板設置在與波導型駐波測量線相連接一端，在所述金屬隔板上開有微波耦合孔；本發明在原波導型駐波測量線法測量儀的基礎上增加了可移動短路端進行調諧和在短路端增加一探針可測知是否已經諧振，在諧振狀態下進行測量，保證了測量的精確度，同時測量時降低了波導型駐波測量線自身的損耗，解決了對低損耗介質材料吸波性能的精確測量問題。
文檔編號G01R27/06GK102508063SQ20111033484
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者劉國良, 朱一民, 李豔軍, 胡廣興 申請人:東北大學