一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，该装置包括计算机、矢量网络分析仪、两个对称设置的太赫兹倍频器和信号传输链路模块，两个太赫兹倍频器的一端分别通过线缆与矢量网络分析仪连接，接收矢量网络分析仪发射的连续毫米波信号，并将连续毫米波信号倍频成连续太赫兹波信号；两个太赫兹倍频器的另一端分别设置有信号传输链路模块，通过信号传输链路模块将连续太赫兹波信号转换为平面电磁波信号；两个太赫兹倍频器之间设置有用于夹持待测样品的样品夹具，通过矢量网络分析仪测试透过待测样品的电磁波信号，并将测试到的数据传输至计算机，计算机根据测试数据得到样品的太赫兹介电谱。

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置
本技术涉及太赫兹波在物质中传播和材料特性测试领域，具体涉及一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置。
技术介绍
聚合物的太赫兹介电谱是指被测物质的复介电常数(又称：复电容率)随太赫兹频率或者测试温度的依存性，是研究物质与太赫兹波相互作用的一种方法，其主要参数包括复介电常数、复电导率和损耗角正切等，聚合物的太赫兹介电谱是指被测物质的复介电常数(又称：复电容率)随太赫兹频率或者测试温度的依存性，是研究物质与太赫兹波相互作用的一种方法。其主要参数由复介电常数、复电导率和损耗角正切等。三种参数的相互关系式为：复介电常数：ε*＝ε'-jε”复电导率：σ*＝jωε+σ＝jωε*损耗角正切：利用复介电常数通过简单的计算即可的到其他的几种电磁参数。复介电常数包含实部ε'和虚部ε”，其中实部ε'表示物质存储电荷的能力，虚部ε”表示物质对能量的损耗。复介电常数和复磁导率是描述电磁场(太赫兹是电磁波的一部分)与物质之间相互作用的基本特征参量。复介电常数是物质在电磁场中微观极化的宏观表现，在不同电磁频率下其极化方法不同，从低频到光频根据极化的强弱可以分为：界面极化、取向极化、原子(离子)极化和电子极化，复介电常数是各种极化的叠加的效果。在极化中导致的储能和耗能可以用复介电常数的实部和虚部表示，也可以用损耗角正切表示，因此复介电常数实部代表材料的电荷容纳能力，虚部表示对能量的耗散，这种耗散可以是热能形式，也可以是能量的转化等。微波介质材料的复介电常数和损耗正切角是研究材料微波特性和设计微波器件必须知道的重要参量，其表示形式可以表示为：ε*＝ε0(ε'-jε”)，其中ε0表示真空介电常数。在低频微波频段，针对电介质物质的复介电常数的测试方法主要有谐振腔法和网络参数法两大类，这两类方法中又发展了许多具体的方法。谐振腔法是将样品放入谐振腔中，根据放入样品前后谐振频率和品质因子Q的变化来解出材料的复介电常数和磁导率，具有比较高的测试精度，但是在极高频率的太赫兹波下，谐振腔需要腔体很小，需要很高的加工工艺和精度要求，成本也相应大大增加。伴随着矢量网络分析仪性能和功能越来越丰富，网络参数法得到很大发展，即采用复反射/复传输参数(S参数)计算材料的复介电常数和复磁导率的技术得到进一步应用，并发展出了许多测试方法的分支。现有的基于自由空间法等方法的太赫兹连续波介电谱测试设备体积较大，测试精度较低，因此，如何设计一种精度高的用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置仍是待解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，实现了对测试样品的高精度无损测量，该装置操作简单，可应用于大多数固体聚合物材料的复介电谱测量。本技术所采用的技术方案是：一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，包括计算机、矢量网络分析仪、两个对称设置的太赫兹倍频器和信号传输链路模块，两个太赫兹倍频器的一端分别通过线缆与矢量网络分析仪连接，接收矢量网络分析仪发射的连续毫米波信号，并将连续毫米波信号倍频成连续太赫兹波信号；两个太赫兹倍频器的另一端分别设置有信号传输链路模块，通过信号传输链路模块将高斯波信号转换为平面电磁波信号；两个太赫兹倍频器之间设置有用于夹持待测样品的样品夹具，通过矢量网络分析仪测试透过待测样品的电磁波信号，并将测试到的数据传输至计算机，计算机根据测试数据得到样品的太赫兹介电谱。进一步的，所述信号传输链路模块包括波导、太赫兹喇叭天线和太赫兹透镜，所述波导的一端与太赫兹倍频器的另一端连接，所述波导的另一端与太赫兹喇叭天线连接，通过太赫兹喇叭天线将连续太赫兹波转换为发散的高斯波束形状的电磁波；在太赫兹喇叭天线的端口前侧设置有太赫兹透镜，通过太赫兹透镜将发散的高斯波束形状的电磁波信号转换为平面电磁波信号。进一步的，两个太赫兹喇叭天线和太赫兹透镜的中心位于同一直线上。进一步的，所述太赫兹透镜下方设置有高度调节装置，所述高度调节装置包括可升降支架、固定支架、升降装置和锁定装置；固定支架套装在方形的可升降支架上；固定支架的底部设置有方形支撑座，所述太赫兹透镜设置在可升降支架的顶部；升降装置由齿轮及旋转手轮组成，旋转手轮固定在齿轮上，齿轮固定在固定支架上；可升降支架一侧有与齿轮契合的齿条，固定支架同侧有对应的矩形开口，齿轮通过固定支架上的矩形开口与可升降支架上的齿条相契合；可升降支架一侧设有一排沿竖直方向的圆柱孔，锁定装置内侧对应位置设有相契合的圆柱凸起，固定支架对应于可升降支架圆柱孔的位置上设有凹槽，锁定装置上的圆柱凸起通过凹槽插入可升降支架上的圆柱孔内。进一步的，所述样品夹具包括样品架，样品架上设置电动升降平台，所述电动升降平台包括底盘、可升降组件、台面板和若干个油缸，底盘上设置有两个并排的“X”型叉杆，所述叉杆由两连杆交叉铰接构成，两叉杆之间连接有推力杆，所述油缸上部的顶杆与推力杆铰接，所述底盘上还设置有用于为油缸提供动力的动力组件，所述台面板连接在两个并排叉杆的上端；所述底盘和台面板的下板面的一端分别固定有两个铰链，另一端分别设置有两道平行的滑轨；两并排的叉杆中，其中一组朝向相同的连杆的上端、下端分别通过铰链与台面板和底盘铰接，另一组朝向相同的连杆的上端和下端均连接有滑轮，滑轮位于滑轨内；设置有滑轮的两连杆的下部之间固定连接有底杆，所述底杆上固定有若干铰链，所述油缸的下端通过铰链与底杆铰接。进一步的，所述动力组件包括动力单元、设置在动力单元上的电磁阀、与动力单元相连的电路控制箱，所述动力单元与两油缸之间连接有用于传输液油的输油管。进一步的，所述台面板上设置有用于固定样品的弹片装置，所述弹片装置包括一体成型的弹片与支撑板，所述弹片通过螺钉固定在台面板上，所述支撑板垂直与所述台面板设置，在所述支撑板与所述弹片之间设置有弹簧，所述弹簧平行与所述台面板设置。进一步的，所述太赫兹倍频器下方设置有位移装置，所述位移装置包括底座、丝杆、马达、滑轨、滑块、推杆和推板，所述丝杆设置在底座上，所述丝杆的两端分别设置有轴承，轴承通过轴承座固定在底座上，所述丝杆的一端通过联轴器与设置在底座上的马达连接，另一端通过轴承座与，所述滑轨固定在底座上，所述滑块通过螺纹副与丝杆连接，且滑块的两端位于滑轨上；所述推杆的一端与滑块可拆卸连接，另一端与推板可拆卸连接。进一步的，所述底座上设置有刻度。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术采用矢量网络分析仪作为低频毫米波信号源与太赫兹倍频器组建太赫兹收发信号源，太赫兹倍频器后连接太赫兹喇叭天线，发射高斯波束的电磁波，距离天线口50mm处放置太赫兹透镜，实现太赫兹波束由高斯波束转换为平面波；通过计算机采集矢量网络分析仪测试的数据，并可控制矢量网络分析仪的工作；(2)本技术的信号传输链路模块中两个太赫兹喇叭天线和太赫兹透镜保证在一条直线上，实现电磁信号的直线传输，消除因测量系统的偏移带来的误差；(3)本技术提出的太赫兹连续波介电谱测试装置简单易用，测试精度较高，对样品的制作要求低，只需要两面光滑平整的平板状即可；测试的频率可以根据系统自由设置，适用于GHz波段到THz波段。附图说明构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，其特征是，包括计算机、矢量网络分析仪、两个对称设置的太赫兹倍频器和信号传输链路模块，两个太赫兹倍频器的一端分别通过线缆与矢量网络分析仪连接，接收矢量网络分析仪发射的连续毫米波信号，并将连续毫米波信号倍频成连续太赫兹波信号；两个太赫兹倍频器的另一端分别设置有信号传输链路模块，通过信号传输链路模块将高斯波信号转换为平面电磁波信号；两个太赫兹倍频器之间设置有用于夹持待测样品的样品夹具，通过矢量网络分析仪测试透过待测样品的电磁波信号，并将测试到的数据传输至计算机，计算机根据测试数据得到样品的太赫兹介电谱。

【技术特征摘要】
1.一种用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，其特征是，包括计算机、矢量网络分析仪、两个对称设置的太赫兹倍频器和信号传输链路模块，两个太赫兹倍频器的一端分别通过线缆与矢量网络分析仪连接，接收矢量网络分析仪发射的连续毫米波信号，并将连续毫米波信号倍频成连续太赫兹波信号；两个太赫兹倍频器的另一端分别设置有信号传输链路模块，通过信号传输链路模块将高斯波信号转换为平面电磁波信号；两个太赫兹倍频器之间设置有用于夹持待测样品的样品夹具，通过矢量网络分析仪测试透过待测样品的电磁波信号，并将测试到的数据传输至计算机，计算机根据测试数据得到样品的太赫兹介电谱。2.根据权利要求1所述的用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，其特征是，所述信号传输链路模块包括波导、太赫兹喇叭天线和太赫兹透镜，所述波导的一端与太赫兹倍频器的另一端连接，所述波导的另一端与太赫兹喇叭天线连接，通过太赫兹喇叭天线将连续太赫兹波转换为发散的高斯波束形状的电磁波；在太赫兹喇叭天线的端口前侧设置有太赫兹透镜，通过太赫兹透镜将发散的高斯波束形状的电磁波信号转换为平面电磁波信号。3.根据权利要求2所述的用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，其特征是，两个太赫兹喇叭天线和太赫兹透镜的中心位于同一直线上。4.根据权利要求2所述的用于聚合物材料的太赫兹连续波介电谱测试装置，其特征是，所述太赫兹透镜下方设置有高度调节装置，所述高度调节装置包括可升降支架、固定支架、升降装置和锁定装置；固定支架套装在方形的可升降支架上；固定支架的底部设置有方形支撑座，所述太赫兹透镜设置在可升降支架的顶部；升降装置由齿轮及旋转手轮组成，旋转手轮固定在齿轮上，齿轮固定在固定支架上；可升降支架一侧有与齿轮契合的齿条，固定支架同侧有对应的矩形开口，齿轮通过固定支架上的矩形开口与可升降支架上的齿条相契合；可升降支架一侧设有一排沿竖直方向的圆柱孔，锁定装置内侧对应位置设有相契合的圆柱凸起，固定支架对应于可升降支架圆柱孔的位置上设有凹槽，锁定装置上的圆柱凸起通过凹槽插入可升降支架上的圆柱孔内。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：常天英，张献生，刘陵玉，张延波，崔洪亮，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37