温度传感器和接地，其中，安装温度传感器的圆孔的圆心位于圆通孔另一侧正中心，且孔底与圆通孔的圆心距离为B/2+W，W为安置调整距离，但不能破坏同轴测量器结构；接地孔安装螺钉型号加工，具体位置可调，但不能破坏同轴测量器的结构；
[0048]多个连接头，如图4所示，将连接同轴测量器的接头均加工成长为L7 = 26mm的N型阴头形状，在每个接头内部开槽，开槽直径为Dl = 7.8mm,高Hl = 2.5mm ；
[0049]五个圆柱内导体，其加工长度分别为L4 = 90.2mm、L4’ = 80.2mm、L4” = 85.2mm、L5 = 42.lmm、L5 = 42.1mm，加工直径均为A = 2mm ;如图5 (a)所示，将长度为L5 = 42.1mm的圆柱内导体一端加工成圆锥、圆柱阶梯状，如图5(b)所示，将剩余三个圆柱内导体的两端处均加工成圆锥、圆柱阶梯状，其中，圆锥高度为H2 = 1mm，圆柱直径均为C= 1.64mm，高H3 = 1.6mm;长度为L4、L4’、L4”圆柱内导体分别标记为内导体I?内导体3，长度为L5的圆柱内导体标记为内导体4 ；
[0050]Reflect校准件，如图6所示，参考N型射频同轴连接器，加工长度为L6 = 80mm，在长度方向的两端开直径为B = 7_的内圆孔，内圆孔不连通，在内圆孔的不连通处，各自开一直径为A = 2mm，深度为L9 = 2mm的小孔，且仍保证两端互不连通，两端内圆孔的深度均能够容纳内导体4和介质2 ；
[0051]在Reflect校准件上，按照同轴测量器所述的方法，开三个圆孔，分别用于安装加热棒、温度传感器和接地；
[0052]多个圆环卡槽，如图7所示，加工长度为L8 = 10.5mm，直径R = 3mm,以圆环卡槽的中轴线为圆心，两端加工成圆锥、圆柱组合状的小孔，其中，圆锥孔高为H2 = 1_，圆柱孔直径为C=L 64mm，圆柱孔高分别为H4 = 2mm、H5 = 5mm，并在长孔一端参考N型阴头开四条缝隙；其中，N型阴头开四条缝隙是公知常识，每个加工厂家均默认，在此不再赘述；
[0053]下面对上述部件进行组装，测试夹具、Thru校准件及Line校准件的外形结果相似，其组装图统一为图8所示；
[0054]在内导体I 一端插入介质2，然后再整体放入测试夹具，再从测试夹具的另一端依次放入被测固体或粉末材料，以及介质2，两端均插入圆环卡槽，再各自加上连接头，测试夹具组装完毕；
[0055]在内导体2 —端插入介质2，然后再整体放入Thru校准件，再从Thru校准件另一端放入介质2，两端均插入圆环卡槽，再各自加上连接头，Thru校准件组装完毕；
[0056]在内导体3 —端插入介质I，然后再整体放入Line校准件，再从Line校准件的另一端放入介质1，两端均插入圆环卡槽，再各自加上连接头，Line校准件组装完毕；
[0057]如图9所示，将两根内导体4从Reflect校准件两端插入，再分别插入介质2和圆环卡槽，并各自加上连接头，Reflect校准件组装完毕；
[0058]将组装好的测试夹具、111；101、1^116、1^;^6(^分别接入加热棒、温度传感器、接地线、温度控制仪，放入保温装置中；其中，温度控制仪是一个有可以接多个引脚的完整外部仪器，加热棒和温度传感器都是带引线的，根据说明书可以将温度控制仪与加热棒、温度传感器连接，当温度控制仪通电后，可以实现加热和测温；在本实施例中，如图10所示，保温装置是采用绝热材料制作而成的封闭腔体，腔体的大小可以调整，并在两端留有两个孔，使测试夹具及校准件放进去后便于与隔热同轴传输线连接，这样不仅能把高温区中的测试夹具及各种校准件与外界隔离开来，还能确保加热效率，并保护测试人员和其他设备。
[0059]利用隔热同轴传输线将测试夹具、Thru、Line、Reflect依次连接到矢量网络分析仪，使用矢量网络分析仪产生的微波扫频信号，在相同温度和环境条件下分别对测试夹具、Thru,Line,Reflect校准件进行S参数测量，将测得的四组S参数一起输入到计算机，利用MATLAB编程计算出所测材料的复介电常数。
[0060]在本实施例中，隔热同轴传输线是一根N型阴头的同轴传输线，设计的测试夹具和Thru、Reflect, Line校准件组装好后都是N型阴头，在连接时按照接头类型选取射频连接头进行连接(有N型阴-阴接头，有N型阳-阴接头，有N型阳-阳接头，这些都是标准)；比如测试夹具与隔热同轴传输线接头类型都是阴头，连接时就需要一个N型阳-阳接头。
[0061]尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1.固体及粉末材料的宽频带变温介电常数测试系统，其特征在于包括: 一被测固体或粉末材料，将被测固体材料加工成内圆通孔直径为A，外圆环直径为B，长度为LI的环形状；或者取适量被测粉末材料填充到测试夹具； 多个聚四氟乙烯介质，分别加工成环形环形状，其内圆通孔直径均为A，外圆环直径均为B，长度分别为L2、L2’，且一端留有外圆直径为D1，高Hl的阶梯，并分别标记为介质I和介质2 ； 三同轴测量器，每个同轴测量器均参考N型射频同轴连接器，均加工成直径为B的的圆通孔，加工长度分别为:L3、L3’、L3”，并分别标记为测试夹具、Thru校准件和Line校准件；将每个同轴测量器的连接头加工成N型外螺纹，在圆通孔一侧开一个与圆通孔平行的圆孔，用于安装加热棒，圆孔的大小根据加热棒大小设计，但不能破坏圆通孔的结构； 在圆通孔的另一侧，开两个垂直于圆通孔的圆孔，用于安装温度传感器和接地，其中，安装温度传感器的圆孔的圆心位于圆通孔另一侧正中心，且孔底与圆通孔的圆心距离为B/2+W，W为安置调整距离；接地孔安装螺钉型号加工，具体位置可调，但不能破坏同轴测量器的结构； 多个连接头，将连接同轴测量器的接头均加工成长为L7的N型阴头形状，在每个接头内部开槽，开槽直径为D1，高Hl ; 五个圆柱内导体，其加工长度分别为L4、L4’、L4”、L5、L5，加工直径均为A ;将长度为L5的圆柱内导体一端加工成圆锥、圆柱阶梯状，剩余三个圆柱内导体的两端处均加工成圆、圆柱阶梯状，其中，圆锥高度为H2，圆柱直径均为C，高H3 ;长度为L4、L4’、L4”圆柱内导体分别标记为内导体I?内导体3，长度为L5的圆柱内导体标记为内导体4 ; 一 Reflect校准件，参考N型射频同轴连接器，加工长度为L6，在长度方向的两端开直径为B的内圆孔，内圆孔不连通，在内圆孔的不连通处，各自开一直径为A，深度为L9的小孔，且仍保证两端互不连通，两端内圆孔的深度均能够容纳内导体4和介质2 ; 在Reflect校准件上，按照同轴测量器所述的方法，开三个圆孔，分别用于安装加热棒、温度传感器和接地； 多个圆环卡槽，加工长度为L8，直径R，以圆环卡槽的中轴线为圆心，两端加工成圆、圆柱组合状的小孔，其中，圆锥孔高为H2，圆柱孔直径为C，圆柱孔高分别为H4、H5，并在长孔一端参考N型阴头开四条缝隙； 在内导体I 一端插入介质2，然后再整体放入测试夹具，再从测试夹具的另一端依次放入被测固体或粉末材料，以及介质2，两端均插入圆环卡槽，再各自加上连接头，测试夹具组装完毕； 在内导体2 —端插入介质2，然后再整体放入Thru校准件，再从Thru校准件另一端放入介质2，两端均插入圆环卡槽，再各自加上连接头，Thru校准件组装完毕； 在内导体3 —端插入介质I，然后再整体放入Line校准件，再从Line校准件的另一端放入介质1，两端均插入圆环卡槽，再各自加上连接头，Line校准件组装完毕； 将两根内导体4从Reflect校准件两端插入，再分别插入介质2和圆卡槽，并各自加上连接头，Reflect校准件组装完毕； 将组装好的测试夹具、Thru、Line、Reflect分别接入加热棒、温度传感器、接地线，并外接温度控制仪，再放入到保温装置中，利用隔热同轴传输线将测试夹具、Thru、Line、Reflect依次连接到矢量网络分析仪，使用矢量网络分析仪产生的微波扫频信号，在相同温度和环境条件下分别对测试夹具、Thru、Line、Reflect校准件进行S参数测量，将测得的四组S参数一起输入到计算机，利用MATLAB编程计算出所测材料的复介电常数。2.根据权利要求1所述的固体及粉末材料的宽频带变温介电常数测试系统，其特征在于，所述的保温装置是采用绝热材料制作而成的闭腔体，并在两端留有两个孔，使测试夹具及校准件放进去后便于与隔热同轴传输线连接。3.根据权利要求1所述的固体及粉末材料的宽频带变温介电常数测试系统，其特征在于，所述的隔热同轴传输线的接头类型为N型阴头。4.根据权利要求1所述的固体及粉末材料的宽频带变温介电常数测试系统，其特征在于，所述的被测粉末材料在取样时需要先根据测试夹具的尺寸计算出体积，再通过测试其密度计算出被测粉末材料的质量，最后利用电子秤称量完成取样。
【专利摘要】本发明公开了一种固体及粉末材料的宽频带变温介电常数测试系统，以传输反射法为基础，在变温条件下对固体及粉末材料的复介电常数进行测试。在具体的测试时，通过设计测试夹具和与之配套的Thru、Reflect、Line校准件，结合温度控制仪、温度传感器以及加热棒使用，完成了固体及粉末在宽频段变温条件下复介电常数的测试。
【IPC分类】G01R27/26
【公开号】CN104950184
【申请号】CN201510305197
【发明人】田雨, 高博, 童玲, 周舒
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月4日