1.34)
Резонаторні методи дозволяють вимірювати? і tg? з найбільшою точністю. Так, при вимірах на коливаннях Н011 похибка вимірювання? в трёхсантіметровом діапазоні складе 1.5%, а похибка вимірювання tg? буде 5%. Резонатори ж, порушені коливаннями Е010 в Десятисантиметровий діапазоні, дадуть похибку вимірювань у? 5%, а для tg? 10%.
Простота конструкції, зручність у застосуванні, малогабаритність - все це робить дані методи хорошими в експлуатації. Недоліками слід вважати: забезпечення точних розмірів випробовуваних зразків і великої стабільності джерел коливань. Так само ці методи непридатні при вимірюванні речовин з великими втратами.
Застосування полуаксіальной настроюються, але все ж обмежених сантиметровим діапазоном, резонаторів дозволяє заміряти? до величин порядку 200. Еквівалентні схеми подібних резонаторів, які можна розглядати як коливальний контур з розподіленою індуктивністю і зосередженої ємністю, дають можливість спростити формули для розрахунку? (по зміні резонансної частоти) і tg? (по зміні добротності при внесенні зразка в резонатор). Подібні методи дозволяють проводити вимірювання величин?, Що лежать в межах 1000. Єдиний недолік - це узкополосность і необхідність градуювання.
Для визначення температурних залежностей діелектричної проникності і тангенса кута втрат потрібно термостатіровать вимірювальні резонатори. Наприклад, застосувавши керамічні матеріали для їх виготовлення. Останнім часом стали застосовуватися резонатори П - подібної форми, а також застосування для вимірювань хвиль вищих порядків в циліндричних резонаторах.
2. Методи вимірювання діелектричної проникності речовини, засновані на використанні повільних хвиль
Повільні хвилі - це такі хвилі, чия фазова швидкість менше швидкості світла [1]. Використання уповільнюють систем різного типу для вимірювання? характеризується рядом властивостей:
1. Системи спірального типу широкосмугові. Метод визначення? за допомогою таких систем так само шірокополосен.
2. Спірально-діелектрична система істотно зменшує фазову швидкість хвилі, що призводить до зменшення габаритів вимірювальної установки.
. Велике уповільнення дозволяє зробити допущення при виведенні виразів для?, Позбавляючи від трансцендентності.
. У спіралі поле на осі менше, ніж на поверхні. Приміщення тонкого зразка з великими втратами в область зменшеною інтенсивності поля призведе до невеликого поглинання енергії поля, що дозволить проводити вимірювання з великими втратами.
.1 Вимірювання твердих діелектриків
I. Визначення ? речовини при заповненні спіралі діелектриком в разі високих частот або великих радіусів спіралі. Якщо внутрішня область спірального хвилеводу заповнена ідеальним діелектриком з діелектричною проникністю?, то з дисперсійного рівняння цієї системи і при припущенні, що крок намотування спіралі малий, частота більша або великий радіус спіралі при фіксованій частоті:
(2.1)
Для довільної частоти або радіусу спіралі формула дещо ускладнюється:
(2.2)
де?- Кут намотування спіралі, а - аргументи модифікованих функцій Бесселя.
II. Визначення ? речовини при наявності зазору між циліндричним діелектричним зразком і спіраллю. Розглянута система являє собою спіраль з кутом намотування? з коаксіально розташованим всередині неї діелектричним циліндром. Доцільно перейти до випадку щільної намотування і високих частот:
, (2.3)
де а - радіус спіралі, b - радіус зразка. Якщо припустити, що а=b , тобто зазор між діелектриком і спіраллю відсутній, то формула (2.3) перейде в:
. (2.4)
При система «спіраль з діелектриком» перетворюється на систему «циліндричний діелектричний стрижень», що знаходиться у вільному просторі. Тоді вийде формула:
. (2.5)
Якщо порівнювати вищенаведені два методи, то буде очевидно, що метод усамітненого циліндра складний у застосуванні, тому для нього треба вирішувати трансцендентне рівняння.
Метод же усамітненого діелектричного стрижня зведений до вивчення картини стоячих хвиль уздовж досліджуваного зразка. Він хороший для використання в короткохвильовому діапазоні, але для більш довгих хвиль доводиться збільшувати діаметр. Взагалі, завжди треба погоджувати зразок з лінією.
.2 Вимірювання ? за допомогою рухомого зонда
Для здійснення подібних вимірювань необхідно знати геометрію...
