專利名稱：雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波導(dǎo)型材料吸波性能測試裝置，特別涉及一種雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀。
背景技術(shù)：
吸波材料指能吸收，衰減入射的電磁波，并將其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能耗散掉，或使電磁波因干涉而消失的一類材料，吸波材料最早用于軍事目的，稱為隱身材料。隨著科技的發(fā)展，對吸波材料的需求越發(fā)迫切，對吸波材料的研究日趨深入，開發(fā)出來的吸波材料的種類也繁多。根據(jù)時間先后分，吸波材料可以分為傳統(tǒng)型吸波材料和新型吸波材料。傳統(tǒng)型吸波材料按微波衰減損耗機理可分為電阻型，電介質(zhì)型和磁介質(zhì)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(tǒng)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(jù)使用形式分有涂料型吸波材料、貼片型吸波材料、泡沫型吸波材料、吸波膩子、吸波復(fù)合材料(層板型和夾層型)等；根據(jù)工作原理分有復(fù)磁導(dǎo)率和復(fù)介電常數(shù)基本相等的吸收材料、四分之一波長諧振吸波材料、阻抗?jié)u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(zhì)就是介質(zhì)材料與交變電磁場(電磁波)相互作用而使電磁能發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程。電磁波與介質(zhì)(常規(guī)粗晶材料)相互作用的重要參數(shù)是電阻率P，復(fù)介電常數(shù)ε，復(fù)磁導(dǎo)率μ和介質(zhì)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(nèi)部的無損耗透射，最大限度地使電磁能在材料內(nèi)部損耗，轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧系膬?nèi)能。最具有發(fā)展前景的吸波材料吸應(yīng)具備既有極好的吸波特性，同時具有寬頻帶，兼容性好，質(zhì)量輕，厚度薄等特點。吸波材料性能的最重要指標(biāo)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(shù)主要有電阻率P，復(fù)介電常數(shù)ε，復(fù)磁導(dǎo)率μ和介質(zhì)損耗角正切tan δ。如何測量相關(guān)的電磁參數(shù)對于測試材料的吸波性能是非常重要的。波導(dǎo)型駐波測量線就是利用波導(dǎo)管作為電磁波的定向傳輸線來測量某種材料復(fù)介電系數(shù)的方法，也就是從電磁波與物質(zhì)的相互作用原理出發(fā)，借助于入射波與介質(zhì)末端金屬面的反射波在介質(zhì)前面的空間形成駐波，通過測量這個駐波場，即測得波導(dǎo)波長和駐波比，就可間接測得材料的電介質(zhì)性能和吸波性能。波導(dǎo)型駐波測量線是一種最基本的微波測量儀器之一，廣泛用于單端口和雙端口網(wǎng)絡(luò)的駐波比、波長及其阻抗等參數(shù)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(dǎo)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(jié)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復(fù)雜；
2、對于低損耗材料的測量，駐波比的值較小，這種情況下波導(dǎo)和同軸線壁的損耗、 樣品和探針間的損耗、放樣品段波導(dǎo)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(tài)下進行測量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀，在原波導(dǎo)型駐波測量線法測量儀的基礎(chǔ)上增加可移動短路端并在短路端增加一探針測知是否發(fā)生諧振，以達到在諧振狀態(tài)下進行測量，確保測量精確度，降低波導(dǎo)型駐波測量線自身損耗，提高低損耗介質(zhì)材料吸波性能的準確測量的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀， 包括微波發(fā)生器、隔離器、定向耦合器、可變衰減器和波導(dǎo)型駐波測量線，其中，所述波導(dǎo)型駐波測量線內(nèi)設(shè)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(diào)旋鈕，其中，諧振耦合器由波導(dǎo)腔體、阻抗匹配器和金屬隔離板構(gòu)成，所述的阻抗匹配器設(shè)置在波導(dǎo)腔體內(nèi)部，金屬隔離板設(shè)置在與波導(dǎo)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(dǎo)型材料吸波性能測試儀其連接關(guān)系如下微波發(fā)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(dǎo)腔體內(nèi)設(shè)有金屬隔離板的一端連接波導(dǎo)型駐波測量線，所述的金屬隔離板與波導(dǎo)型駐波測量線所在一側(cè)形成的腔體為諧振波導(dǎo)腔，在所述諧振波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)置有短路端金屬板，在所述的短路端金屬板上的中央?yún)^(qū)域設(shè)有微孔，縱向探針一端穿過所述的微孔，并略探出短路端金屬板一側(cè)表面，在所述的短路端金屬板一側(cè)表面涂有待測樣品材料，所述的縱向探針另一端與波導(dǎo)腔外側(cè)指示器連接，在短路端金屬板另一側(cè)設(shè)置有螺旋微調(diào)旋鈕，所述的螺旋微調(diào)旋鈕與諧振波導(dǎo)腔外壁固定并一部分探出波導(dǎo)管外，所述短路端金屬板在所述螺旋微調(diào)旋鈕的調(diào)節(jié)下，在諧振波導(dǎo)腔內(nèi)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(fā)明優(yōu)點本發(fā)明雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀，在單探針波導(dǎo)型駐波測量儀的基礎(chǔ)上增加了可移動短路端進行調(diào)諧和在短路端增加一探針可測知是否已經(jīng)諧振，在諧振狀態(tài)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(zhì)材料吸波性能的精確測量問題。


圖1為本發(fā)明雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀原理圖；圖中，1、微波發(fā)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(dǎo)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(diào)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(dǎo)型材料吸波性能測試儀，包括微波發(fā)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(dǎo)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(diào)旋鈕15，其中，諧振耦合器8由波導(dǎo)腔體、阻抗匹配器9、金屬隔離板10構(gòu)成，所述的阻抗匹配器9設(shè)置在波導(dǎo)腔體內(nèi)部，金屬隔離板10設(shè)置在與波導(dǎo)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(dǎo)型材料吸波性能測試儀其連接關(guān)系如下微波發(fā)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(nèi)設(shè)有金屬隔離板10 的一端連接波導(dǎo)型駐波測量線11，所述的金屬隔離板10與波導(dǎo)型駐波測量線11所在的一側(cè)形成的腔體為諧振波導(dǎo)腔，在所述諧振波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)置有短路端金屬板13，在所述的短路端金屬板13上的中央?yún)^(qū)域設(shè)有微孔，縱向探針14 一端穿過所述的微孔，并探出短路端金屬板13 —側(cè)表面0. 5mm，在所述的短路端金屬板13 —側(cè)表面涂有待測樣品材料，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(cè)設(shè)置有螺旋微調(diào)旋鈕15，所述的螺旋微調(diào)旋鈕15與諧振波導(dǎo)腔外壁固定并一部分探出波導(dǎo)管外，所述短路端金屬板13在所述螺旋微調(diào)旋鈕15的調(diào)節(jié)下，可在諧振波導(dǎo)腔內(nèi)部縱向平行移動。采用本實施例中的雙探針諧振波導(dǎo)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涂在短路端金屬板13的一側(cè)表面17處，調(diào)節(jié)微波發(fā)生器1發(fā)出微波，所述的微波在波導(dǎo)管內(nèi)傳播，通過波導(dǎo)管內(nèi)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于或小于駐波型波導(dǎo)測量線11的測量范圍，可變衰減器8將對所述微波強度進行調(diào)節(jié)，使所述微波的強度滿足波導(dǎo)型駐波測量線11的量程要求，經(jīng)過調(diào)節(jié)的微波射入納米四氧化三鐵表面，調(diào)節(jié)短路端金屬板13的位置，使諧振波導(dǎo)腔內(nèi)形成諧振，利用縱向探針14探測諧振波導(dǎo)腔內(nèi)微波，當(dāng)波強達到極小值(接近為零)且穩(wěn)定時為達到諧振狀態(tài)，在諧振狀態(tài)下通過波導(dǎo)型駐波測量線11來測量諧振波導(dǎo)腔內(nèi)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(dǎo)波長和駐波比；利用波導(dǎo)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(shù)。
權(quán)利要求
1.一種雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀，包括微波發(fā)生器、隔離器、定向耦合器、可變衰減器和波導(dǎo)型駐波測量線，其中所述波導(dǎo)型駐波測量線內(nèi)設(shè)置有橫向探針，其特征在于還包括諧振耦合器、短路端金屬板、縱向探針、螺旋微調(diào)旋鈕，其中，諧振耦合器由波導(dǎo)腔體、阻抗匹配器和金屬隔離板構(gòu)成，所述的阻抗匹配器設(shè)置在波導(dǎo)腔體內(nèi)部，金屬隔離板設(shè)置在與波導(dǎo)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(guān)系如下微波發(fā)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(dǎo)腔體內(nèi)設(shè)有金屬隔離板的一端連接波導(dǎo)型駐波測量線，所述的金屬隔離板與波導(dǎo)型駐波測量線所在一側(cè)形成的腔體為諧振波導(dǎo)腔，在所述諧振波導(dǎo)腔內(nèi)設(shè)置有短路端金屬板，在所述的短路端金屬板上的中央?yún)^(qū)域設(shè)有微孔，縱向探針一端穿過所述的微孔，并略探出短路端金屬板一側(cè)表面，在所述的短路端金屬板一側(cè)表面涂有待測樣品材料， 所述的縱向探針另一端與波導(dǎo)管外側(cè)指示器連接，在短路端金屬板另一側(cè)設(shè)置有螺旋微調(diào)旋鈕，所述的螺旋微調(diào)旋鈕與波導(dǎo)腔外壁固定并一部分探出波導(dǎo)腔外，所述短路端金屬板在所述螺旋微調(diào)旋鈕的調(diào)節(jié)下，在諧振波導(dǎo)腔內(nèi)部縱向平行移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀，其特征在于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(dǎo)型材料吸波性能測試儀，涉及一種波導(dǎo)型材料吸波性能測試裝置，一種雙探針諧振波導(dǎo)型材料吸波性能測試儀，包括微波發(fā)生器、還包括諧振耦合器、短路板、縱向探針、螺旋微調(diào)旋鈕，其中，諧振耦合器由波導(dǎo)腔體、阻抗匹配器、金屬隔板構(gòu)成，所述的阻抗匹配器設(shè)置在波導(dǎo)腔體內(nèi)部，金屬隔板設(shè)置在與波導(dǎo)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(fā)明在原波導(dǎo)型駐波測量線法測量儀的基礎(chǔ)上增加了可移動短路端進行調(diào)諧和在短路端增加一探針可測知是否已經(jīng)諧振，在諧振狀態(tài)下進行測量，保證了測量的精確度，同時測量時降低了波導(dǎo)型駐波測量線自身的損耗，解決了對低損耗介質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉國良, 朱一民, 李艷軍, 胡廣興 申請人:東北大學(xué)