[發明專利]一種多頻點材料測試系統及方法

有效

• 申請號: 201811383015.5
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109521079B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 江子奇;胡大海;趙銳;殷志軍;王亞海
• 申請（專利權）人: 中電科思儀科技股份有限公司
• 主分類號: G01N27/60
• 分類號: G01N27/60;G01R27/26;G01R23/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種多頻點材料測試系統的測試方法，一種多頻點材料測試系統包括矢量網絡分析儀和同軸開式諧振腔；所述同軸開式諧振腔包括外導體、內導體、第一信號耦合環和第二信號耦合環；外導體為含有開口端的中空圓柱體，內導體為實心圓柱體，內導體固定在外導體的內部并與外導體同軸設置，開口端的開口的中心設置在內導體和外導體軸線上，開口的端面與內導體3和外導體2軸線垂直，所述內導體和外導體之間形成空腔并通過所述開口與外界相通形成開式的諧振腔，所述開口處用于放置待測材料；所述第一信號耦合環和第二信號耦合環設置在外導體的內表面，所述同軸開式諧振腔通過第一信號耦合環和第二信號耦合環與矢量網絡分析儀連接；其特征是，包括如下步驟：

1)通過矢量網絡分析儀測得不放置材料時第p個模式TEMp模式下的空腔的諧振頻率及品質因數，若n表示第n個TEM波，此時n＝p,p為自然數，且p≤5；

2)分別測量TEMp模式下放置已知復介電常數的標準樣品與被測樣品時諧振頻率和品質因數，標準樣品至少為兩個；

3)根據TEMp模式下測量的標準樣品與被測樣品的諧振頻率和品質因數計算被測樣品的復介電常數；

4)根據步驟3)計算的被測樣品的復介電常數反推更高頻的第q個模式TEMq波下的諧振頻率偏移量，此時n＝q,q為自然數，qp；

所述步驟4)反推在TEMq模式下放置被測樣品的諧振頻率的偏移量的步驟具體為：

4-1)根據同軸開式諧振腔高度與TEM模的諧振頻率關系和仿真獲取第q個模式TEMq波下的空腔諧振頻率的大概位置，通過矢量網絡分析儀搜索測出TEMq模式下的空腔諧振頻率和品質因數；

4-2)根據步驟4-1)測得的TEMq模式下的空腔諧振頻率、TEMq模式下放置標準樣品時的諧振頻率和品質因數以及TEMp模式下計算被測樣品的復介電常數的實部，計算在TEMq模式下放置被測樣品的諧振頻率的偏移量；

5)在第q個TEM波模式下，通過矢量網絡分析儀測量在諧振頻率偏移量范圍內搜索放置被測樣品時的諧振頻點的諧振頻率和品質因數；

6)根據步驟5)測量的諧振頻率和品質因數和步驟(3)的計算方法計算在第q個TEM波模式下被測樣品的介電常數。

2.如權利要求1所述的一種多頻點材料測試系統的測試方法，其特征是：所述外導體的開口端為圓臺體形狀，開口設置在圓臺體的頂部，所述開口為圓形。

3.如權利要求1所述的一種多頻點材料測試系統的測試方法，其特征是：所述內導體靠近開口的一端為圓錐體。

4.如權利要求1所述的一種多頻點材料測試系統的測試方法，其特征是：所述內導體和外導體材料為銅。

5.如權利要求1所述的一種多頻點材料測試系統的測試方法，其特征是：所述步驟3通過如下公式計算：

其中，n表示第n個TEM波，m為樣品號，Δf_mn＝f_mn-f_0n，f_0n表示TEMn模式下的空腔諧振頻率，Δf_mn表示TEMn模式下放置樣品m時的頻偏量，Q_mn表示TEMn模式下放置樣品m的品質因數，A、T、G為中間變量。

6.如權利要求1所述的一種多頻點材料測試系統的測試方法，其特征是：所述步驟(3)的計算方法具體為：

根據標準樣品第n個TEM波模式下測量的諧振頻率和品質因數,通過公式(2)和公式(3)計算獲得中間變量A、T、G的數；

根據獲得的中間變量A、T、G的數值以及被測樣品的諧振頻率和品質因數，計算在第n個TEM波模式下被測樣品的介電常數。