Х = -Хв(5)
/1+(Ав/Чр)2
или, если значение частоты генератора f измерено с погрешностью не более 10_4, по формуле
Х = С//, (6)
где С—скорость света, равная 2,99672 • 10й мм/с;
—длина волны в диэлектрике, рассчитываемая по формуле
Хе=2к^/х, (7)
где х — величина, выраженная в радианах, определяемая из уравнения
ctg х __ L+d . ctg х*
x d x* '
В этом уравнении d — толщина образца диэлектрика, мм;
л*=-^(£+пГ). (9)
Лв
Значение ctgx*/x* находят из таблиц функции ctgx/x приложения 4, принимая х* за аргумент. Значение х находят из этих же таблиц, принимая за аргумент ctgx/x.
Относительная диэлектрическая проницаемость определяется с точностью до трех значащих цифр по формуле
e=(k/xKp)2+(k/M2. (10)
Если измерения производят на предпочтительной частоте 9,365 ГГц и погрешность установки частоты не превышает ±0,003 ГГц, то значение є находят по таблице приложения 3, применяя линейное интерполирование. Примеры расчета є приведены в приложении 2.
Относительная погрешность измерения диэлектрической проницаемости Ає/є в процентах при соблюдении требований настоящего стандарта не должна превышать ± (1+0,5 • 'Кє).
Тангенс угла диэлектрических потерь tg5 с точностью до двух значащих цифр вычисляют по одной из трех формул:
tg 8=Л-(10ЛГ/20 —q), (На)
tg 8=Л-[(а0/ав)’/»—п], (116)
ДЛ
tg 8=Л(Л4 •-ті), (Ив)
А/0
где А — коэффициент, определяемый по формуле
A=B/Qo, (12)
где
В — Ф 5 (13)
е d ’
tp(x)—(n2+ ctg2x)/ 1+ctg2x+~(14) значение ctgx находят как произведение ctgx/x на х, найденных из таблиц приложения 4,
П2=(ХВ/Х. )2, (15
)
Qo— нагруженная добротность резонатора без образца;
1QA/20— значение, определяемое с точностью до трех значащих цифр по таблицам десятичных логарифмов или логарифмической линейке;
ао— показание индикатора при резонансе без образца, дел. шкалы;
ае — показание индикатора при резонансе с образцом, дел. шкалы;
Д/о— ширина резонансной кривой без образца (на половинном уровне по мощности);
Д/— ширина резонансной кривой с образцом (на половинном уровне по мощности);
М — поправочный множитель, определяемый с точностью до двух значащих цифр по формуле
/ л2 1 4 . г
М—Л -—{—- ! |- —(16)
5 л2 + ctg2 х Хв /
т] — отношение электромагнитных потерь в стенках резонатора с образцом диэлектрика к потерям в стенках резонатора без образца, определяемое с точностью до двух значащих цифр по формуле
+
(17)
РторАРтор + Рбок-/ртор + Xгде Р* — потери в торцовой стенке со стороны кольцевой подставки;
РТОр — потери в противоположной торцовой стенке;
Р^ок — потери в боковой стенке резонатора с образцом диэлектрика в режиме холостого хода (на подставке);
Рбок— потери в боковой стенке резонатора без образца диэлектрика;
% —постоянная связи резонатора с внешним трактом.
Отношения потерь вычисляют с точностью до трех значащих цифр по формулам:
3
где X —
Зак. 1149Если измерения производят на частоте 9,365 ГГц и S = 3, то значения В, М и ц находят по табл. 2—4 приложения 3. Примеры расчета tgd приведены в приложении 2.
Абсолютная погрешность измерения тангенса угла диэлектрических потерь Atgd при соблюдении требований настоящего стандарта не должна превышать ± (0,3 • tgd + 0,0001).
Примечания:
Радиус резонатора г, нагруженная добротность Qo и постоянная связи х должны быть указаны в паспорте на резонатор.
При вычислении tgS в первом приближении можно принять М и т] равными единице.
При измерениях tgd>0,001 потери на связь можно не учитывать, т. е. при расчетах принимать %=0.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ОБРАЗЦОВЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Наименования средств измерений Технические характеристики, типы приборов
По ГОСТ 14696—69 и ГОСТ 14305—69
Мощность генератора не менее 10 мВт, нестабильность мощности (выхода) за 10 мин не более 10-'. Г4—32А, Г4—56 и генераторный блок от Ш2—1 (Е9—6) КСВН вентиля или аттенюатора — не более 1,1, прямое ослабление вентиля — не более 0,5 дБ, обратное — не менее 20 дБ. Э8—24, ЗВВС—100Б, Д5—21 Тип колебаний — Hors, диаметр резонатора — 50 мм, погрешность микровинта — не более ±0,01 мм, невоспроизводимость разъема — не более ±0,01 мм, добротность Qo в зависимости от числа полуволн S — не менее указанной в таблице. S |
2 |
3 |
4 |
5 |
Qo |
15000 |
20000 |
25000 |
28000 |
Градуированный аттенюатор
Детекторная головка
Индикатор
В незаполненном резонаторе должен отсутствовать вырожденный тип колебания Еця-
ОР-2М или Р2 от Ш2— 1 (Е9—6)
Погрешность — не более ±0,1 дБ, КСВН — не более 1,15.
Д5—ЗЗА, Д5—32А (с плавными переходами), Д5-5
КСВН головки — не более 1,1.
Э7—6
По ГОСТ 1845—59.
М-1211, М-244, У2—6, М-95 на 10 мкА.
Индикаторный блок от Ш2—1 (Е9—6)
Примечание. Допускается применение других средств измерений, метрологические характеристики которых не хуже, чем у средств измерений, приведенных в таблице.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 к ГОСТ 8.015—72 Справочное
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ в
И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ tgd
Примеры расчета е приведены в табл. 1.
Примеры расчета В приведены в табл. 2.
Примеры расчета М приведены в табл. 3.
Примеры расчета т] приведены в табл. 4.
Примеры расчета tgd приведены в табл. 5.
Таблица 1
Примеры расчета е
/ = 9,365 ГГц; %кр=41,00 мм; Х=32,00 мм; (ХДкр)’=0,609
Наименование материала |
а |
L |
Хв |
2п V |
L+d, мм |
Л* (формула 9) |
Ctg.V* X* (по таблице приложения 4) |
||||
мм |
|||||||||||
22ХС |
2,00 |
10,00 |
51,19 |
0,1227 |
12,00 |
1,4729 |
0,0667 |
||||
Полистирол |
1,94 |
5,51 |
51,19 |
0,1227 |
7,45 |
0,9141 |
0,8433 |
||||
Стекло С38—1 |
1,99 |
7,81 |
51,19 |
0,1227 |
9,80 |
1,2025 |
0,3209 |
Лродолжение
Наименование материала |
L + d d |
ctgx (формула 8) |
X (по таблице прил. 4) |
(формула 7) |
W4)2 |
Е (формула Ю) |
Значения в, найденные по табл. 1 приложения 3 |
22ХС |
6,000 |
0,4001 |
1,1422 |
11,002 |
8,463 |
9,07 |
9,07 |
Полистирол |
3,840 |
3,2383 |
0,5287 |
23,055 |
1,927 |
2,54 |
2,54 |
Стекло С38—1 |
4,925 |
1,5805 |
0,7206 |
17,352 |
3,401 |
4,01 |
4,01 |
Таблица 2
Примеры расчета В
5=3
Наименование материала |
712 (формула 15) |
■ф ОО 1 |
со 1 |
|
ч to о |
ч |
ьд |
<fU) (формула 14) |
э (Х)Т |
В (формула 13) |
Значения В, найденные по табл. 2 приложения 3 |
22 X С Полистирол Стекло С38—1 |
21,543 4.930 8,704 |
76.788 76,788 76.788 |
38,394 39,581 38,587 |
0,4020 3,2383 1,5805 |
0,4586 1.7121 1.1389 |
0,210 2,931 1,297 |
21,810 7,861 10,001 |
13,530 1,097 2,579 |
1,495 0,432 0.64:3 |
57,4 17.1 24,8 |
57.4 17.1 24,9 |
Таблица 3
Примеры расчета М
1
5 = 3; Хв=51,19 мм; — =0,1667
• 5
Наименование материала |
4-А Хв |
л2-1 |
м (формула 16) |
Значения М, найденные по табл, 3 приложения 3 |
Zi2+ctgaX |
||||
22ХС |
0,7814 |
0,944 |
0,71 |
0,71 |
Полистирол |
0,4306 |
0,500 |
0,84 |
0,84 |
Стекло С38—1 |
0,6103 |
0,772 |
0,77 |
0,77 |
Таблица 4 Примеры расчета г;
Х = 2,5
Наименование материала |
^тор |
/М2 хкр/ |
|
(формула 22) |
'в г |
4-а |
(1+”П |
р тор (формула 18) |
|||||||
2 ■ г |
|||||||
22ХС |
0,056 |
1,556 |
3,071 |
66,78 |
2,671 |
0,156 |
1,4020 |
Полистирол |
0,500 |
1,559 |
3,071 |
71,27 |
2,851 |
0,152 |
4,2383 |
Стекло С38—1 |
0,300 |
1,559 |
3,071 |
68,97 |
2,759 |
0,155 |
2,5805 |
Продолжение
Наименование материала |
л2-! |
Хв 4А |
(формула 21) |
1-х |
^бок р тор (формула 20) |
^бок |
*1 (формула 17) |
Значения 7j, найденные по табл. 4 приложения 3 |
^тор (формула 19) |
||||||||
na+ctgax |
||||||||
22ХС |
0,944 |
0,192 |
0,221 |
0,779 |
3,224 |
4,788 |
0,73 |
0,73 |
Полистирол |
0,500 |
0,180 |
0,148 |
0,852 |
3,787 |
4,788 |
0,84 |
0,84 |
Стекло С38—1 |
0,770 |
0,186 |
0,200 |
0,800 |
3,441 |
4,788 |
0,77 |
0,77 |
|
Таблица 5 |
Примеры расчета tgd |
|
5=3; Qo=20900; 1/Qo=O,478 • 10—* |
|
Наименование материала |
Д’, дБ |
10^/20 (по таблице логарифмов) |
А (формула 12) |
1 |
10^/20-^ |
tgs (формула 11а) |
Значении tg", найденные по табл. 2— 4 приложения 3 |
22ХС |
1,60 |
1,20 |
27,5 -101 |
0,73 |
0,47 |
13-Ю'4 |
13-10“4 |
Полистирол |
3,12 |
1,43 |
8,17-Ю4 |
0,84 |
0,59 |
4,8-104 |
4,8- !0~4 |
Стекло С38—1 |
10,14 |
3,21 |
11,9-10 ! |
0,77 |
2,44 |
29-10—4 |
29-10 1 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 к ГОСТ 8.015—72
Справочное
ТАБЛИЦЫ ЗНАЧЕНИЙ е, В, М, п
Таблицы значений е, В, М, г] предназначены для ускорения расчетов є и tgd, если измерения выполнены при частоте 9,365 ГГц.
Табл. 1 позволяет находить значения є непосредственно по измеренным значениям толщины образца d и смещения резонанса L. Таблица рассчитана ( для значений d в интервале от 0,5 до 2,5 мм и значений L в интервале от 0,8 ' до 11 мм с шагом в 0,1 мм (при этом охватывается интервал значений е от 1,6 до 20).
Искомое значение е находят на пересечении столбца и строки, соответствующих определенным с точностью до 0,1 мм значениям d и L. Дальнейшее уточнение е с учетом сотых долей миллиметра в значениях d и L производится методом линейной интерполяции.
Значения коэффициента В в табл. 2 даны при значении 5=3 с применением линейной интерполяции. Таблица рассчитана для значений d и L в тех же интервалах, что и табл. 1, но с более крупным шагом для L.
Табл. 2 можно пользоваться при любом значении 5 путем пересчета по формуле
ВХ=Вз-^-Г-), (1)