一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于微波、毫米波材料磁场测试技术领域，具体为一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置。该装置的矩形谐振腔的顶壁设升降导轨和贯穿其顶壁的缝隙，升降导轨上设滑块，滑块能够在升降导轨上垂直往复运动；滑块上安装旋转装置，样品夹持装置连接旋转装置。通过贯穿矩形谐振腔顶壁的缝隙、升降导轨、滑块以及旋转装置的配合，使待测样品在无接触情况下迅速实现定位，避免了现有技术中切换样品测试方向时的繁琐操作以及样品位置变化时带来的误差，提高了测试效率与准确度；同时谐振腔顶部开口方向与腔壁传到电流方向平行，避免了横向开口对电流的切断，减小了对腔内磁场的影响，提高了测试的准确度。提高了测试的准确度。提高了测试的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置


[0001]本专利技术属于微波、毫米波材料磁场测试
，涉及谐振腔微扰法材料磁导率测试技术，具体为一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置。

技术介绍

[0002]现代社会的进步，离不开电子工业的有力支撑。随着科技的不断发展进步，电子工业早已成为支撑社会进步不可缺少的动力。电子器件是电子工业的基石，准确地获知材料电磁参数的，对电子器件的设计至关重要。磁导率作为电磁材料的常用参数之一，如何准确测得材料的磁导率是人们关心的一个重要问题，近年来吸引了许多研究者投身其中。
[0003]目前测试磁导率的主要方法有非谐振法和谐振法。非谐振法有：传输反射法、自由空间法、终端短路法等，这些方法都存在着相似的特点，即高测试带宽、高测试频点以及低测试精度。谐振法与非谐振法不同，其测试时带宽较窄，测试频点较少，但是测试精度较高，其中，最为典型的测量磁导率的谐振法是微扰法。
[0004]微扰法测量材料磁导率的原理是利用谐振腔的微扰引起谐振频率偏移，再借助相关公式来计算材料的磁导率。微扰法的谐振扰动分为：腔形扰动、壁损耗扰动和材料扰动，其中常用来测量磁导率的方法为材料扰动法。材料扰动法又称为谐振腔微扰法，通过在谐振腔电场或磁场的波腹处引入一个待测样品，使腔的谐振频率和品质因数发生变化，在满足微扰要求的条件下，待测样品的磁导率可通过谐振频率变化求得。常见的微扰法测试谐振腔有矩形腔、圆柱腔等，相较于其他谐振腔而言矩形腔具有加工容易、场分布简单等优点，因此其应用最多。r/>[0005]利用矩形谐振腔测试材料磁导率时，需将待测材料放置在腔内磁场的波腹点。为方便定位以及得到最高的测试精度，常规的方式是在矩形谐振腔侧壁开孔，通过开孔将待测样品放置在矩形谐振腔的中心位置并采用TE
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(n＝2m,m＝1,2,3)模进行测量。这种方式操作简单，且TE
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模式下，矩形谐振腔腔内中心位置磁场最强，电场最弱，利于测试磁导率。然而，在实际使用中，侧壁开孔会对腔壁电流产生影响，进而影响腔内场的分布，降低测量精度。侧壁开口谐振腔测量时常采用全填充样品，限制了测试样品的尺寸。在测试频段较低时，如P波段时，全填充样品长度较长(200mm
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600mm)，尺寸较大，使得加工不易。此外，由于样品尺寸较大时，磁导率对磁场的影响更大，更不容易满足微扰法要求，缩小了可测量的磁导率的范围。最后，侧边开孔会影响腔壁传导电流，使得腔内磁场受到扰动，降低测试精度。因此设计一种的对腔内场分布影响较小的磁导率测试装置，对于提高磁导率测试精度具有积极意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置，以克服传统利用矩形腔对测量材料磁导率时，采用侧壁开孔带来的测量精度低、测试范围窄等问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案；
[0008]一种基于谐振腔微扰法的半填充材料磁导率测试装置，包括矩形谐振腔、旋转装置和待测样品；
[0009]所述矩形谐振腔的顶壁设有升降导轨和贯穿矩形谐振腔顶壁的缝隙，升降导轨上设有滑块，且滑块能够在升降导轨上垂直往复运动；
[0010]所述旋转装置安装在滑块上，旋转装置包括一个长方体和一个与长方体等高的半圆柱体；长方体的一端与滑块相连，另一端与半圆柱体相连；半圆柱体内沿轴向方向上设有贯穿半圆柱的内轴承；内轴承的一端安装有用于实现待测样品定位的定位装置，另一端向矩形谐振腔方向延伸并在端部安装有样品夹持装置，样品夹持装置与缝隙的中点垂直对齐；
[0011]所述待测样品放置在样品夹持装置上，通过转动定位装置使轴承带动待测样品实现位置调整，以使待测样品穿过矩形谐振腔的缝隙置于矩形谐振腔内磁场的波腹点。
[0012]进一步的，所述旋转装置还包括用于限制定位装置最大转动角度为90度的限位装置。
[0013]更进一步的，所述限位装置为方形的挡板，挡板位于长方体上方，它的其中一个宽边与半圆柱体顶面的半径等长并重叠。
[0014]进一步的，所述定位装置为长方形的旋转条。
[0015]进一步的，为使缝隙大小与场的辐射到达平衡，所述缝隙方向与矩形谐振腔长边方向平行，其长度大于矩形谐振腔宽边长度或待测样品长度，小于矩形谐振腔长边长度；其宽度大于待测样品宽度5毫米或矩形谐振腔宽边的二十分之一，取较小值。
[0016]进一步地，为减小对腔内场的影响，所述夹持装置材料选用低磁导率材料，优选聚四氟乙烯。
[0017]进一步的，所述样品夹持装置朝向缝隙的一端设通孔，通孔大小与待测样品截面大小相匹配，以便于固定待测样品。
[0018]更进一步地，为适应不同尺寸待测样品的测试需求，所述样品夹持装置的通孔有多个，多个通孔孔径不同。
[0019]进一步的，本专利技术还提供了一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置的磁导率测试方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1、测试上述谐振腔微扰法的半填充材料磁导率测试装置中矩形谐振腔的空腔谐振频率和放置待测样品后的矩形谐振腔谐振频率；
[0021]步骤2、根据需求样品待测尺寸的计算待测样品的初始退极化因子；
[0022]步骤3、利用对不同尺寸的样品及他们的退极化因子进行拟合得到的拟合公式对初始退极化因子进行修正；利用矩形腔尺寸结合镜像法、以及存在的不均场的影响对退极化因子再进行修正得到最后修正的退极化因子；
[0023]步骤4、利用最后修正的退极化因子、步骤1中得到的空腔谐振频率和放置待测样品后的矩形谐振腔谐振频率，通过谐振微扰法公式计算对应介电常数，从而获得待测样品材料磁导率。
[0024]采用了上述技术方案后，本专利技术具有了以下有益效果：
[0025]本专利技术测试装置的矩形谐振腔顶壁设升降导轨和贯穿其顶壁的缝隙，升降导轨上
设滑块，滑块能够在升降导轨上垂直往复运动；旋转装置安装在滑块上，样品夹持装置连接旋转装置。通过贯穿矩形谐振腔顶壁的缝隙、升降导轨、滑块以及旋转装置的配合，使待测样品在无接触情况下迅速实现定位，提升看测试效率。实现了微波介质材料磁导率的高精度半填充快速测试，样品尺寸要求更宽松，样品可放置位置更灵活，样品磁导率测试范围更广。谐振腔选择上端开缝，对腔壁电流的影响较小，进而减小对腔场的影响，提高测试精度。样品在腔内的位置及朝向可以根据测试需求，灵活调整，满足不同情况下的测试目的。样品夹持棒可更换，样品尺寸选取更灵活。此外，测试算法适配了测试装置半填充的设计思路，并且计算精度高，测试范围广。
附图说明
[0026]图1为实施例1高精度谐振微扰法的磁导率测试装置结构示意图；
[0027]图2为实施例1的高精度谐振微扰法的磁导率测试装置中旋转装置结构示意图；
[0028]图3为实施例1的高精度谐振微扰法的磁导率测试装置中升降导轨及导轨滑块组合示意图；
[0029]图4为实施例1的高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置，包括矩形谐振腔、旋转装置、样品加持装置、定位装置和待测样品，其特征在于：所述矩形谐振腔的顶壁设有升降导轨和贯穿矩形谐振腔顶壁的缝隙，升降导轨上设有滑块，且滑块能够在升降导轨上垂直往复运动；所述旋转装置安装在滑块上，旋转装置包括一个长方体和一个与长方体等高的半圆柱体；长方体的一端与滑块相连，另一端与半圆柱体相连；半圆柱体内沿轴向方向上设有贯穿半圆柱的内轴承；内轴承的一端安装有用于实现待测样品定位的定位装置，另一端向矩形谐振腔方向延伸并在端部安装有样品夹持装置，样品夹持装置与缝隙的中点垂直对齐；所述待测样品放置在样品夹持装置上，通过转动定位装置使轴承带动待测样品实现位置调整，以使待测样品穿过矩形谐振腔的缝隙置于矩形谐振腔内磁场的波腹点。2.根据权利要求1所述的一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置，其特征在于：所述旋转装置还包括用于限制定位装置转动角度的限位装置。3.根据权利要求2所述的一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置，其特征在于：所述限位装置为方形的挡板，挡板位于长方体上方，它的其中一个宽边与半圆柱体顶面的半径等长并重叠。4.根据权利要求1所述的一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置，其特征在于：所述定位装置为长方形的旋转条。5.根据权利要求1所述的一种基于谐振腔微扰法的部分填充材料磁导率测试装置，其特征在于：所述缝隙方向与矩形谐振腔长边方向平行，其长度大...

【专利技术属性】
技术研发人员：余承勇，王航宇，夏伟杰，郑虎，李灿平，高勇，高冲，张云鹏，李恩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：