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

     8 Метод объемного резонатора при фиксированной резонансной длине

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 и отсутствие механизма точного перемещения подвижного поршня.

8.1 Сущность метода

8.1.1 Для измерений применяют объемный цилиндрический 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 длине приведено на рисунке А.3 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 на другие диапазоны частот выбирают в соответствии с таблицей Б.1 приложения Б.

Длина резонансной полости пустого резонатора 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 в соответствии с приложением Б.

8.1.2 Относительную диэлектрическую проницаемость определяют по резонансной частоте резонатора без образца и с образцом при фиксированной резонансной длине =.

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

8.2 Подготовка к измерениям

Подготовку к выполнению измерений проводят в соответствии с 7.2.

8.3 Выполнение измерений

8.3.1 На анализаторе цепей устанавливают резонансную частоту резонатора без образца с необходимой для наблюдения резонанса полосой обзора. Определяют значение резонансной частоты со стандартной неопределенностью не более 10 кГц.

8.3.2 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.

8.3.3 Отводят поршень резонатора в крайнее нижнее положение и помещают образец в резонатор. Возвращают поршень резонатора в исходное положение (восстанавливают длину резонатора ). При фиксированной длине резонансная частота резонатора с образцом меньше резонансной частоты резонатора без образца .

8.3.4 Устанавливают на анализаторе цепей предварительно рассчитанную резонансную частоту резонатора с образцом с необходимой полосой обзора, находят резонанс и измеряют резонансную частоту резонатора с образцом со стандартной неопределенностью не более 10 кГц.

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

8.4 Обработка результатов измерений

8.4.1 Диэлектрическую проницаемость образца относительно вакуума определяют по формуле

,                                                (8.1)

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

- резонансная частота резонатора с образцом, Гц;

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

,                                             (8.2)

- фазовая постоянная в пустой части резонатора, мм;

- волновое число в воздухе на частоте , мм;