一种叶片介电常数测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明提供了一种叶片介电常数测量装置及测量方法，包括支架，所述的支架上设有夹具，高温探头通过螺母固定在夹具上，高温探头上端的转接头通过同轴线与矢量网络分析仪的Port1端口连接，所述的支架一侧设有升降平台，升降平台上设有真空包装机，真空包装机连接有真空密封袋，测量方法包括样品制备、系统安装、仪器定标、样品放置与抽真空操作和介电常数测量，本发明的有益效果为：可以确保样品与探头良好紧密接触，测量准确度高。
【专利说明】
一种叶片介电常数测量装置及测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及叶片介电常数测量装置技术领域，尤其涉及一种叶片介电常数测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]自然界中大多数物质在微波波段都呈现为有损耗的绝缘体，称之为电介质，简称介质。介质的复介电常数实部表示电介质对电磁波的存贮能力，虚部反映了介质对电磁波的损耗。复介电常数在宏观意义上反映了介质对电磁波的辐射、散射及吸收等特性，微观意义上反映物质内部结构和特性。可以说，在电磁学领域，介质的区别可以由复介电常数体现。叶片介电常数的精度直接影响到微波植被辐射和散射模型的模拟精度。叶片介电特性研究是微波遥感进行植被参数反演的重要组成部分。
[0003]实验室测量叶片介电常数主要是基于微波网络分析仪，通常采用波导法、自由空间法、同轴探头法等方法进行测量。相较于其他测量方法，同轴探头法可以进行宽频段测量。但同轴探头法要求被测样品足够厚，即其长度和损耗正切足够大，电磁波经过样品的传输衰减完毕，假定被测样品均匀，那么所测得的样品局部复介电常数即为样品区整体的复介电常数。由于单张叶片厚度通常为毫米级，故测量时通常将叶片进行叠加。同轴探头法还要求探头与样本之间必须无缝隙接触，接触层中若有空气，会对测量结果产生影响，因此必须将二者之间的空气层排除。通常采用的方法是简单的将叶片压实，而这种方法力度难以控制，压力过大，会损坏叶片表面的结构，压力过小，无法排除叶片层间的空隙。此外，对探头施加压力的同时难以避免同轴线发生形变，从而引入一定的误差。这些都会增加测量结果的不确定性。而且，精确的压力测量也会增加系统的复杂程度。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种叶片介电常数测量装置及测量方法，通过引入真空包装机和真空密封袋，对样品进行抽真空操作，可以排除真空密封袋内的空气，确保样品结构无损害且与探头良好紧密接触，测量准确度高。
[0005]本申请实施例提供了一种叶片介电常数测量装置，包括支架，所述的支架上设有夹具，高温探头通过螺母固定在夹具上，高温探头上端的转接头通过同轴线与矢量网络分析仪的Portl端口连接，所述的支架上设有升降平台，升降平台上设有真空包装机，真空包装机连接有真空密封袋。
[0006]本发明所述的一种叶片介电常数测量方法，采用抽真空的方法排出样品层间以及样品与探头间的空气，包括以下步骤:
[0007]S1:样品制备
[0008]SI 1、叶片表面除尘；
[0009]S12、采用直径38mm或29mm规格的金属圆筒对样品进行切割，圆叶片的直径要大于探头直径尺寸；
[0010]S13、将步骤S12的多张圆叶片叠加，以使得电磁波经过样品的传输衰减完毕；
[0011]S2:系统安装
[0012]S21、采用打孔器对待密封的真空密封袋打孔，孔的直径为3.5_，以恰好使转接头穿过为佳；
[0013]S22、将高温探头由内而外通过孔插入真空密封袋，探头端在袋内，转接头伸出真空密封袋；
[0014]S23、将高温探头固定在夹具上，拧紧螺母，探头端和真空密封袋在夹具的下方，转接头在夹具的上方，同轴线一端与转接头相连，另一端与网络分析仪的Port I相连。
[0015]S3:仪器定标
[0016]利用空气、短路器和蒸馏水对探头进行定标，定标前应在软件中设置好探头类型、频率、水温等参数;定标时需将真空密封袋提起，使探头无真空密封袋遮挡，完全暴露在空气中，在用蒸馏水进行定标时，探头表面不能有气泡；
[0017]S4:样品放置与抽真空操作
[0018]S41、将样品码放整齐，放入真空密封袋内，置于高温探头的正下方，将真空包装机放置在升降平台上，调整真空包装机的高度，使其与高温探头处在同一高度；
[0019]S42、启动真空包装机，抽出真空密封袋内空气，使高温探头与样品、样品层间紧密接触，当真空密封袋内真空度达到指定真空度时，真空包装机对真空密封袋进行密封。
[0020]S5:介电常数测量
[0021]使用矢量网络分析仪对样品进行观测，重复3次测量，取平均值以减小测量误差。
[0022]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0023]1、本发明中，由于样品袋内空气含量仅依赖于真空包装机性能，通过选用高性能的真空包装机，可使袋内真空度达到80kpa，即，袋内压强较袋外大气压强低80kpa，既能够保证探头和样品紧密良好的接触，又避免了外力对样品结构的破坏，从而提高了测量结果的稳定性和可靠性。
[0024]2、该方法没有直接作用于探头的外力，因此，减少了因为同轴线形变带来的误差。
[0025]3、该方法简单，测量中的各个环节可以得到良好的控制，易于实施。
[0026]4、该方法可用于对类似叶片的柔软薄片状样品的介电常数的测量。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本发明的整体结构示意图。
[0029]图中，1、支架，2、夹具，3、高温探头，4、螺母，5、转接头，6、同轴线，7、矢量网络分析仪，8、Portl端口，9、升降平台，10、真空包装机，11、真空密封袋。
【具体实施方式】
[0030]本发明提供了一种叶片介电常数测量装置及测量方法，可以确保样品与探头良好紧密接触，测量准确度高。
[0031]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0032]如图1所示，本实施例所述的一种叶片介电常数测量装置，包括支架I，所述的支架I上设有夹具2，高温探头3通过螺母4固定在夹具2上，高温探头3上端的转接头5通过同轴线6与矢量网络分析仪7的Por 11端口 8连接，所述的支架I 一侧设有升降平台9，升降平台9上设有真空包装机10，真空包装机10连接有真空密封袋11。
[0033]本实施例所述的一种叶片介电常数测量方法，包括以下步骤:
[0034]S1:样品制备
[0035]SI 1、叶片表面除尘；
[0036]S12、采用直径38mm或29mm规格的金属圆筒对样品进行切割，圆叶片的直径要大于探头直径尺寸；
[0037]S13、将步骤S12的多张圆叶片叠加，以使得电磁波经过样品的传输衰减完毕；
[0038]S2:系统安装
[0039]S21、采用打孔器对待密封的真空密封袋11打孔，孔的直径为3.5mm，以恰好使转接头5穿过为佳；
[0040]S22、将高温探头3由内而外通过孔插入真空密封袋11，探头端在袋内，转接头5伸出真空密封袋11;
[0041 ] S23、将高温探头3固定在夹具2上，拧紧螺母4，探头端和真空密封袋11在夹具2的下方，转接头5在夹具2的上方，同轴线6—端与转接头5相连，另一端与矢量网络分析仪7的Port I端口 8相连。
[0042]S3:仪器定标
[0043]利用空气、短路器和蒸馏水对高温探头3进行定标，定标前应在软件中设置好探头类型、频率、水温等参数;定标时需将真空密封袋11提起，使高温探头3无真空密封袋11遮挡，完全暴露在空气中，在用蒸饱水进彳丁定标时，尚温探头3表面不能有气泡；
[0044]S4:样品放置与抽真空操作
[0045]S41、将样品码放整齐，放入真空密封袋11内，置于高温探头3的正下方，将真空包装机10放置在升降平台9上，调整真空包装机10的高度，使其与高温探头3处在同一高度；
[0046]S42、启动真空包装机10，抽出真空密封袋11内空气，使高温探头3与样品、样品层间紧密接触，当真空密封袋11内真空度达到指定真空度时，真空包装机10对真空密封袋11进行密封。
[0047]S5:介电常数测量
[0048]使用矢量网络分析仪7对样品进行观测，重复3次测量，取平均值以减小测量误差。
[0049]后续步骤为:
[0050]I)测量完毕后，用剪刀将真空密封袋一端剪开，取出样品，称取样品质量，与测前质量相比较，以确保测量中含水量没有明显变化。
[0051]2)拆卸探头或准备下一组样品的测量。
[0052]3)对本组样品进行烘干，称取样品干重。
[0053]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种叶片介电常数测量装置，其特征在于:包括支架(I)，所述的支架(I)上设有夹具(2)，高温探头(3)通过螺母(4)固定在夹具(2)上，高温探头(3)上端的转接头(5)通过同轴线(6)与矢量网络分析仪(7)的Port I端口( 8)连接，所述的支架(I)上设有升降平台(9)，升降平台(9)上设有真空包装机(10)，真空包装机(10)连接有真空密封袋(11)。2.—种叶片介电常数测量方法，其特征在于，采用抽真空的方法排出样品层间以及样品与探头间的空气，包括以下步骤: S1:样品制备 S11、叶片表面除尘； S12、采用直径38mm或29mm规格的金属圆筒对样品进行切割，圆叶片的直径要大于探头直径尺寸； S13、将步骤S12的多张圆叶片叠加，以使得电磁波经过样品的传输衰减完毕； S2:系统安装 S21、采用打孔器对待密封的真空密封袋(11)打孔，孔的直径为3.5mm，以恰好使转接头(5)穿过为佳； S22、将高温探头(3)由内而外通过孔插入真空密封袋(11)，探头端在袋内，转接头(5)伸出真空密封袋(11); S23、将高温探头(3)固定在夹具(2)上，拧紧螺母(4)，探头端和真空密封袋(11)在夹具(2)的下方，转接头(5)在夹具(2)的上方，同轴线(6)—端与转接头(5)相连，另一端与矢量网络分析仪(7 W^Port I端口(8)相连。 S3:仪器定标 利用空气、短路器和蒸馏水对高温探头(3)进行定标，定标前应在软件中设置好探头类型、频率、水温等参数;定标时需将真空密封袋11提起，使高温探头(3)无真空密封袋(I I)遮挡，完全暴露在空气中，在用蒸馏水进行定标时，高温探头(3)表面不能有气泡； S4:样品放置与抽真空操作 S41、将样品码放整齐，放入真空密封袋(11)内，置于高温探头(3)的正下方，将真空包装机(10)放置在升降平台(9)上，调整真空包装机(10)的高度，使其与高温探头(3)处在同一高度； S42、启动真空包装机(1)，抽出真空密封袋(II)内空气，使高温探头(3)与样品、样品层间紧密接触，当真空密封袋(11)内真空度达到指定真空度时，真空包装机(10)对真空密封袋(11)进行密封。 S5:介电常数测量 使用矢量网络分析仪(7)对样品进行观测，重复3次测量，取平均值以减小测量误差。
【文档编号】G01R27/26GK105954595SQ201610247800
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】张阳, 柳钦火, 肖青
【申请人】中国科学院遥感与数字地球研究所