一种建筑材料介电常数的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种建筑材料介电常数的测量方法，包括以下步骤：步骤Ａ：利用测试系统测量待测建筑材料的传输系数；步骤Ｂ：利用测试系统测量待测材料的反射系数；步骤Ｃ：将测量结果通过离散傅立叶逆变换变换到时域，利用时间栅技术除去来自环境的影响，将测量结果利用快速傅立叶变换转换到频域；步骤Ｄ：利用获得的传输系数和反射系数计算出介电常数。本发明专利技术能够准确、方便地测量建筑材料的介电常数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种参数测量方法，尤其是。
技术介绍
通常建筑物的墙壁由石膏板，内含金属丝的强化玻璃窗口和木制门构成，这些材料是建筑物中是很常见的。为得到正确的仿真结果，这些材料的介电常数应当首先被确定，当前还没有方法能较准确的测量这些材料的介电常数。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，能够准确、方便地测量建筑材料的介电常数。为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案包括，包括以下步骤步骤A利用测试系统测量待测建筑材料的传输系数；步骤B利用测试系统测量待测材料的反射系数；步骤C将测量结果通过离散傅立叶逆变换变换到时域，利用时间栅技术除去来自环境的影响，将测量结果利用快速傅立叶变换转换到频域；步骤D利用获得的传输系数和反射系数计算出介电常数。所述测试系统包括频率扫描功能的矢量网络分析仪、接收机和发射机，矢量网络分析仪提供无线信道中的频率响应，所述发射机天线和接收机的天线包括定向性天线和全向性天线。所述步骤A进一步包括步骤a10在接收机和发射机之间设一木门，利用接收机和发射机测试待测材料传输系数的参考基准，其中木门在测量期间是开着的；步骤a20保持发射机天线和接收机天线的位置无变化，关上门再次测量获得测量结果，其中，电波穿透木门；步骤a30测量的结果和参考基准相除得到待测材料的传输系数。所述步骤B进一步包括步骤b10保持发射机和接收机天线之间的距离，在发射机和接收机设有金属板，将金属片贴在待测材料的表面，将获得的复频率响应记录作为参考基准；步骤b20移动天线和它们中间的金属片到待测材料的前面，保持它们之间的距离不变，再次测量获得反射测试结果；步骤b30通过反射测量结果与来自金属片反射的参考基准计算得到待测材料的反射系数。所述介电常数的振幅可以由与传输系数和反射系数相关的折射公式得到，所述公式为R=cosθi-n*cosθtcosθi+n*cosθt,]]>T=2cosθicosθi+n*cosθt.]]>其中R为反射系数，T为传输系数，n等于 ，θi为入射角，θt为透射角。所述建筑材料包括强化玻璃、石膏板和木门。所述测试系统是在频为5.8GHz下进行的测量。所述步骤D包括利用RPS进行仿真模拟得到介电常数本专利技术的有益技术效果是利用本专利技术的建筑材料介电常数的测量方法，可以准确、方便的获得建筑材料介电常数。本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。附图说明图1表示本专利技术的本专利技术的介电常数测量方法的流程图；图2a及图2b分别表示定向性天线在E平面和H平面的方向图；图3a及图3b分别表示全向性天线在E平面和H平面的方向图；图4表示内含金属丝的强化玻璃的结构示意图；图5表示本专利技术的测试待测材料传输系数的测量示意图；图6表示本专利技术的测量待测材料的反射系数的测量示意图；图7表示在2GHz带宽中仿真结果示意图；图8表示一种窗户结构示意图；图9表示时间栅宽度是5ns频域示意图；图10表示时间栅宽度是10ns频域示意图；图11表示金属片反射的相位结果示意图；图12表示强化玻璃反射系数测试在频域和时域内的测量结果；图13表示强化玻璃反射系数通过时间栅处理和FFT的结果示意图； 图14表示强化玻璃传输系数在频域内的测量结果示意图；图15表示强化玻璃传输系数经过时间栅处理以后的示意图；图16表示强化玻璃传输系数及传输系数理论计算的结果示意图；图17表示木制门传输系数测试在频域和时域内的测量结果示意图；图18表示木制门传输系数经过时间栅处理以后的示意图；图19表示木制门反射系数的测量结果示意图；图20表示石膏板传输系数的测量结果示意图；图21表示石膏板反射系数的测量结果示意图。具体实施例方式请参阅图1，为本专利技术介电常数测量方法的流程图，该方法包括以下步骤步骤100利用测试系统测量待测材料的传输系数；测量系统是一个由具有频率扫描功能的矢量网络分析仪(VNA)为基础构成的，矢量网络分析仪提供无线信道中的复杂的频率响应，其频率扫描的带宽是200MHz，1601个等间距步长。测量系统包括接收机Rx和发射机Tx，该发射机天线和接收机采用两种天线一种天线是定向性天线，例如由Hubber+Subber公司生产的有18dB增益定向性天线，该天线在E平面和H平面的方向图如图2a及图2b所示；另一种天线是全向性天线，例如由飞利浦研发中心生产的全向性天线，该天线在E平面和H平面中的结构与方向图如图3a及图3b所示。对全向性天线来讲没有准确测量的天线方向图，方向图由矩量法(MOM方法)计算得到的。待测材料包括内含金属丝的强化玻璃、石膏板和木门。内含金属丝的强化玻璃如图4所示，在玻璃中央有钢丝网，网格的边长是13mm，钢丝直径1mm，内含金属丝的强化玻璃厚5mm。石膏板的厚度是10公分。它是墙壁的主要构成部分。它分布在房间的下面地区(1)实验室从地板到1公尺高的周围区域；(2)窗口的间隔部分；(3)在窗口上面和天花板下面的区域。在实验室旁边的邻居房间中，石膏板也有相似分布的结构。在测试实验室中有四扇木制的门，它们中的二个总是关闭的，而其他的总是开着的，门的厚度是5公分，每个门由左右两扇组成。要得到传输系数待测材料的传输系数，首先要得到待测材料传输系数的参考基准。为了得到传输系数的参考基准，保持接收机和发射机之间有4公尺的距离，接收机和发射机之之间设有一2.5m×2m的木门，门在测量期间是开着的(LOS)，此时电波穿透空气而非木制门，发射机天线和接收机天线有相同的高度而且视线刚好经过门的中心，测量结果作为待测材料的参考基准。在得到参考基准之后，执行下列各项测量，测量示意图如图5所示；(1)保持发射机天线和接收机天线的位置无变化，关上门再次测量(NLOS)，此时电波穿透木制门。(2)移动发射机天线和接收机天线的位置使两者之间有石膏板，保持发射机天线和接收机天线的距离不变，再次进行测量。(3)移动发射机天线和接收机天线的位置使两者之间有强化玻璃，保持发射机天线和接收机天线的距离不变，再次进行测量。以上三种测量的结果和参考基准相除就可以分别得到木制门、石膏板、强化玻璃的传输系数。步骤200利用测试系统测量待测材料的反射系数，测量示意图如图6所示；首先要得到待测材料传输系数的参考基准，待测材料传输系数的参考基准由来自金属板的反射得到。将收发天线搬到墙壁相同的一边，发射机和接收机天线之间保持0.4公尺的距离，中间有一个0.6m×1m的金属板以避免无线电波直接来自发射机，另一个0.6m×1m的金属片贴在强化玻璃的表面。发射机天线和接收机天线都对准强化玻璃上的金属片的中心，此时将获得的复频率响应记录作为参考基准。在得到参考基准之后，下列各项测量被执行。(1)使天线的位置及其间的金属板固定不变，移去强化玻璃表面的金属片，测量来自强化玻璃的反射；(2)移动天线和它们中间的金属片到石膏板的前面，保持它们之间的距离不变，再次测量；(3)移动天线和它们中间的金属片到在关着的门的前面，保持它们之间的距离不变，再次测量；反射系数由反射测量结果与来自金属片反射的参考基准计算得到。步骤300将测量结果通过ID本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑材料介电常数的测量方法，包括以下步骤：步骤Ａ：利用测试系统测量待测建筑材料的传输系数；步骤Ｂ：利用测试系统测量待测材料的反射系数；步骤Ｃ：将测量结果通过离散傅立叶逆变换变换到时域，利用时间栅技术除去来自环境的 影响，将测量结果利用快速傅立叶变换转换到频域；步骤Ｄ：利用获得的传输系数和反射系数计算出介电常数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李超峰，
申请(专利权)人：李超峰，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]