Измерительные процессы в 12-полюсной рефлектометрии

• Автор: Садкова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.11.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 140 с.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

]. Современное состояние теории и техники СВЧ измерений и постановка
задач исследования
1.1. Измерительные процессы на СВЧ и способы оценки погрешности их результатов
1.2. Этапы калибровки и измерения комплексного коэффициента отражения
1.3. Этап определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей
1.3.1. Классификация методов измерения и контроля параметров жидкостей
1.3.2. Классификация СВЧ методов измерения диэлектрических
свойств жидкостей
1.3.3. Развитие методов определения г жидких дцэЛежриков
1.4. Этап определения физических параметров материшюв
1.5. Выводы ;
2. Измерительные процессы в автоматических анализаторах СВЧ цепей с
12- полюсными рефлектометрами
2.1. Первый этап ИП- калибровка рефлектометра и оценка рассеяния результатов
2.2. Второй этап ИП- измерения комплексного коэффициента отражения
и оценка рассеяния
2.3. Компьютерное моделирование процедуры калибровки
2.4. Экспериментальное исследование влияния долговременной нестабильности частоты генератора и неточности установки длин короткозамыкателей на рассеяние комплексного коэффициента отражения
2.5. Экспериментальная оценка рассеяний калибровочных постоянных
2.6. Выводы
3. Этап измерения диэлектрических характеристик материалов
3.1. Развитие волноводных методов определения комплексной диэлектричес-
кой проницаемости жидких диэлектриков и оценка ее точности
3.2. Компьютерное моделирование определения комплексной диэлектрической проницаемости с учетом коаксиального соединителя
3.3. Компьютерное моделирование определения комплексной диэлектрической проницаемости с помощью регрессионной модели
3.4. Выводы
4. Этап анализа физических параметров объектов электромагнитным полем
направляющих структур
4.1. Общие вопросы взаимодействия объектов с полем открытой направляющей структуры
4.2. Способ определения амплитудной и фазовой постоянных
4.3. Экспериментальные исследования. Способ определения влажности и плотности
4.4. Определение физических параметров материалов с точки зрения ИП
4.5. Компьютерное моделирование определения физических параметров объектов
4.6. Выводы
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
На сверхвысоких частотах (СВЧ) имеет место многоэтапность измерительных процессов (ИП), а также многомерность получаемых величин. Часто возникают ситуации, когда определяемые и измеряемые величины связываются неявными зависимостями. Использование 12- полюсных рефлектометров.для различных исследований является примером реализации ИП. Очевидно, что как минимум имеются два его последовательных этапа: калибровка автоматического анализатора цепей и измерение комплексного коэффициента отражения Г. Следует отметить, что на первом этапе ИП погрешность первичных измерений мощности трансформируется в рассеяние калибровочных постоянных, а на втором- рассеяние констант и измеренных значений Р/ преобразуется в разброс Г. В данной диссертационной работе рефлектометр применяется в научно- исследовательских целях. Поэтому возникает необходимость разработать простые и достаточно точные при наличии шумов алгоритмы калибровки и измерений. В этой связи актуальной задачей является совершенствование математического обеспечения анализатора СВЧ цепей.
Следует отметить, что анализатор цепей калибруется на каждой отдельной частоте, что обеспечивает высокую точность измерений Г. Эта особенность приводит к возможности реализации следующих этапов ИП: определения комплексной диэлектрической проницаемости материалов, а также физических параметр ров объектов, используя их функциональную связь с коэффициентом отражения. Измерение диэлектрической проницаемости- это важная научно-техническая задача, имеющая значение не только для радиоэлектроники, но и для многих других отраслей народного хозяйства. Анализ влажности и плотности материалов находит применение в деревообрабатывающей и мебельной промышленности. Оценка рассеяния указанных величин должна производиться с учетом погрешностей всех предыдущих этапов ИП. Таким образом, появляется необходимость исследования ИП в 12- полюсной рефлектометрии и разработки способа оценки

[112]. 12-полюсный рефлектометр в принципе представляет собой линейную пассивную СВЧ схему с шестью волноводными (коаксиальными) плечами. К одному из них подключён генератор СВЧ, обешечшающий на фиксированных частотах достаточно чистый сигнал. Выходное плечо нагружено либо на меру отражения, либо на некоторый датчик, погружаемый в исследуемую жидкость и имеющий неизвестный коэффициент отражения. Другие четыре плеча подключены к ішірокополосньш измерителям мощности. Существует ряд методов калибровки подобной аппаратуры, включая использование набора нагрузок, мер короткого замыкания и холостого хода.
Описанные методы измерения є, как правило, пригодны только для образцов достатоно малых размеров (волноводный, резонаторный методы) и имеют общий недостаток- происходит облучение исследуемого образца материала СВЧ сигналом. При этом (особенно в биологических жидкостях) могут меняться параметры образца, его структура и характер протекающих в нем процессов. В этом случае целесообразно ипользовать метод, основанный на измерении и анализе собственного радиойззгучения образца [113], получаемого из его тонкого приповерхностного слоя (скин-слоя).
1.3.3. Развитие методов определения є жидких диэлектриков
Анализ параметров жидких диэлектриков- одна из важнейших практических задач. Известно, что существует большое количество методов контроля свойств диэлектрических сред. Но наиболее эффективными из них являются СВЧ методы [29, 30]. При выборе средства измерений предпочтение отдается автоматическим анализаторам цепей с 12- полюсными рефлектометрами, как весьма перспективным с точки зрения универсальности, широкополосности и точности получения конечного результата.
Следует отметить, что в 12- полюсной рефлектометрии определение комплексной диэлектрической проницаемости может бьпъ как третьим, так и четвертым этапом ИП.