Главное


Типы резонаторных измерительных преобразователей

Рассмотрим наиболее распространённые типы РИП (рис. 1.4). В основу классификации резонаторных измерительных преобразователей положен тип передающей линии, которая образует резонатор.

Взаимодействие поля резонатора с исследуемым образцом осуществляется за счёт апертуры - измерительного отверстия, выполненного в одной из стенок резонатора [10]. Это позволяет располагать образец вне резонатора и существенно уменьшать необходимый для исследования объём образца, минимизируя его специальную подготовку.

В РИП на основе цилиндрического резонатора, работающем в режиме колебаний апертурой служит полностью (рис. 1.4, а) либо частично (рис. 1.4, б) открытый торец [10, 12].

В РИП на основе прямоугольных резонаторов, работающих с колебаниями типа и (рис. 1.4, в, г, соответственно), апертура представлена прямоугольным вырезом в одной из стенок [8]. Недостатком данных резонаторных измерительных преобразователей является нетехнологичность проведения измерений, громоздкие размеры резонатора, а, следовательно, и образца, малая локализация СВЧ поля.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 1.4. Типы резонаторных измерительных преобразователей: на основе цилиндрического (а, б), прямоугольного (в, г), коаксиального (д, е) резонаторов

В качестве резонаторных измерительных преобразователей, наибольшее распространение на сегодняшний день получили резонаторы, образованные отрезком коаксиала (рис. 1.4, д, е) с измерительной апертурой в виде открытого торца коаксиальной линии. Успех их применения обусловливается возможностью внешнего расположения объекта на открытом торце, значительной концентрацией электрического поля в образце, широким диапазоном рабочих частот [9, 10 ]. Последний факт открывает перспективные возможности проведения многопараметрической диагностики материалов. Рис 1.4, е содержит схему РИП на основе коаксиального резонатора с укорачивающей ёмкостью.

Ввиду широкого применения коаксиальных резонаторов в качестве РИП, целесообразно рассмотреть их общие свойства. Коаксиальный волновод, как основная составляющая резонатора, может возбуждаться на любых частотах, начиная с постоянного тока. Низший тип волны в коаксиальной линии - Т-волна, при этом не исключается возможность существования электрических и магнитных типов волн [10, 12].

Одномодовый режим Т-волны в коаксиальном волноводе при заполнении диэлектриком с параметрами , без потерь, обеспечивается на длинах волн [12]:

, (1.3)

где и - геометрические размеры коаксиального резонатора по рис. 1.4, д.

Волновое сопротивление коаксиального волновода без потерь для Т-волны при заполнении диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью определяется как []:

. (1.4)

Резонансная частота четвертьволнового коаксиального резонатора для Т-волны равна [12]:

, (1.5)

где - высота резонатора, - количество четвертьволн вдоль резонатора.

Собственная добротность четвертьволнового коаксиального резонатора без потерь на излучение из открытого торца определяется выражением [12]:

, (1.6)

где - толщина скин-слоя.

В [12] приводится соотношение, при котором тепловые потери минимальны:

. (1.7)

В этом случае добротность резонатора будет максимальной.

Резонансная частота коаксиального резонатора с укорачивающей ёмкостью (рис. 1.4, е) определяется из уравнения [12]:

,

где - величина сосредоточенной ёмкости; - скорость света в свободном пространстве, - волновое сопротивление коаксиала.

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме

Усилитель мощности и звуковых частот
В данной курсовой работе необходимо спроектировать прибор «Усилитель мощности и звуковых частот» и разработать комплект конструкторской документации на него. Необходимо провести расчет т ...

Методы снижения нелинейных искажений в тракте звуковой частоты
В связи с всё расширяющимся в последнее время распространением бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры особенно большое значение стало уделяться бытовым акустическим системам (БАС ...

Блок управления для автоматизированной системы проверки межблочного монтажа
При автоматизации производственных и технологических процессов в промышленности, научных исследованиях и создании новой техники требуется за ограниченное время одновременно измерять, ре ...

www.techspirit.ru © 2020