ГОСТ Р 8.623-2015 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков. Методики измерений в диапазоне сверхвысоких частот

     7 Метод объемного резонатора при фиксированной резонансной частоте

Данный метод применяют для измерения диэлектрических параметров в диапазоне частот от 6 до 20 ГГц. Измеряемые образцы имеют форму дисков диаметром D, толщиной t, D>t с относительной диэлектрической проницаемостью от 1,2 до 200 и тангенсом угла диэлектрических потерь от 5·10 до 1·10. Преимуществами метода являются широкий диапазон измеряемых значений , и малая перестройка частоты, необходимая только для измерения добротности резонатора.

7.1 Сущность метода

7.1.1 Для измерений применяют цилиндрический объемный резонатор, в котором возбуждается колебание Н, где р=2, 3, 4, 5 - число полуволн на длине резонатора (продольный индекс). Схематическое изображение объемного резонатора для измерений при фиксированной резонансной частоте приведено на рисунке А.2 приложения А.

В диапазоне частот от 8 до 12 ГГц рекомендуемый внутренний диаметр резонатора 50 мм, длина резонансной полости - не менее 80 мм.

Размеры резонатора в других диапазонах частот выбирают в соответствии с таблицей Б.1 приложения Б.

Длина резонансной полости резонатора без образца на частоте измерения и внутренний диаметр резонатора D должны быть определены со стандартной неопределенностью не более 0,005 мм, оцениваемой по типу В в соответствии с ГОСТ Р 54500.3. Значения и D могут быть взяты из технической документации на резонатор или определены по спектру резонансных частот в соответствии с приложением Б.

7.1.2 Относительную диэлектрическую проницаемость определяют по разности резонансной длины резонатора без образца и резонансной длины после помещения образца в резонатор при фиксированной резонансной частоте .

7.1.3 Тангенс угла диэлектрических потерь определяют по собственной добротности резонатора без образца и резонатора с образцом с учетом изменения в распределении поля и изменения омических потерь в стенках резонатора после помещения образца.

7.2 Подготовка к измерениям

7.2.1 Собирают измерительную установку на основе анализатора цепей в соответствии с рисунком 1 или на основе других приборов в соответствии с рисунком А.1 приложения А.

7.2.2 Подвижный поршень измерительного резонатора протирают мягкой белой бязью.

7.2.3 Приборы в составе установки подготавливают к работе в соответствии с технической документацией на них.

7.2.4 Образцы подготавливают к измерениям и измеряют их толщину t в соответствии с приложением В. Предпочтительной для данного метода является полуволновая (или кратная ей) толщина образца.

7.3 Выполнение измерений

7.3.1 На анализаторе цепей устанавливают заданную частоту с необходимой для наблюдения резонанса полосой обзора.

7.3.2 Перемещением подвижного поршня настраивают резонатор без образца в резонанс на частоте , фиксируют значение резонансной частоты со стандартной неопределенностью не более 10 кГц и показания микрометра (датчика перемещения подвижного поршня) , мм, со стандартной неопределенностью не более 0,005 мм.

7.3.3 Измеряют в соответствии с приложением Г собственную добротность резонатора без образца со стандартной относительной неопределенностью не более 5%. Допускается использование значения на частоте из технической документации на резонатор.

7.3.4 Подвижный поршень резонатора отводят в крайнее нижнее положение, помещают на него образец и перемещением поршня вверх настраивают резонатор в резонанс на частоте со стандартной неопределенностью не более 10 кГц.

7.3.5 Фиксируют показание микрометра (датчика перемещения поршня) , мм со стандартной неопределенностью не более 0,005 мм и находят перемещение поршня , мм.

7.3.6 Измеряют в соответствии с приложением Г собственную добротность резонатора с образцом со стандартной относительной неопределенностью не более 5%.

7.4 Обработка результатов измерений

7.4.1 Диэлектрическую проницаемость образца относительно вакуума определяют по формуле

,                                                (7.1)

где с=299,792458·10 мм·с - скорость света в вакууме;

- резонансная частота, Гц;

х - безразмерная величина ("электрическая толщина" образца), определяемая из уравнения

,                                             (7.2)