一种便携式电厚度测试仪相位校准方法与流程

本发明属于航空航天天线罩电厚度测试领域，具体涉及一种便携式电厚度测试仪相位校准方法。

背景技术：

电厚度是指对任意的测试入射角来说，在天线罩表面法线方向上的介质层的波数。对于均匀结构天线罩来说，电厚度可以用下式表示：

雷达天线罩电厚度分布，是材料反映介电常数及壁厚的综合反映。调整雷达天线罩电厚度分布，能降低雷达天线罩的瞄准误差，改善其方向图。在雷达天线罩制造过程中，需要通过电厚度测试，监控制造质量，再通过电厚度校正工艺，调整电厚度分布，以达到提高雷达天线罩电性能水平的最终目的。

成型过程中的半成品雷达罩带有金属模具，应采用反射式检测罩壁电厚度。测试方法是：单喇叭法向入射，发射信号和接收信号共用一个测试天线。理想的测试原理如图1所示。实际上，电磁波在遇到不同介电常数的透波介质界面时，会有界面反射。这种无效反射信号，与模具的有效反射信号进行矢量叠加，最终被测试天线所接收，如图2所示。

传统的校准方法有两种：1)采用测试仪自带的校准件，对测试仪自身的失配性进行校准。原理是通过测量特性已知的标准来确定系统误差，然后在进行被测件测量师去掉这些系统误差的影响，依此提高测量的绝对精度。2)副工作台配合天线口面的等效平板校准：a、等效平板测量装置安装在副工作台上。b、在喇叭天线口面贴合金属平板以实现相位校零。

现有校准方法，都是针对测试仪自身的校准，而没有考虑外界被测件(含校准件)的自身反射干扰。实际上，测试仪与被测件(含校准件)共同构成一个测试系统。在某些材料体系或结构状态下，被测件(含校准件)自身的反射较大，存在一个被测件端面干扰反射的问题，会严重影响反射法电厚度测试的结果。因此采用矢量的校准方法可以解决测试过程中端面反射对测试劫夺的影响。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种先进的便携式电厚度测试仪相位校准方法。校准针对的是被测件自身，通过对被测件自身端面干扰反射的测试，建立相位测量值与电厚度之间的单调映射关系，本发明通过校准的方法，解决测试过程中端面反射对测试结果的影响，提高测试有效性。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种便携式电厚度测试仪相位校准方法，包括相位测试装置，将所述相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上，波导另一端面放置不同厚度δ的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出幅度和相位信息，则校准建立相位测量值与电厚度之间的对应关系。

优选的，所述对应关系在介质端面自身反射干扰小于包含ipd信息的模具反射信号时是单调的，当介质端面自身反射大于后者时，将出现非单调映射，不能直接通过相位测量值指示电长度信息的情况。

优选的，通过相位检测装置同时读取合成反射信号的幅值和相位信息，即矢量反射信号y，则可建立与模具反射矢量信号x之间的单调复数保圆分式线性变换关系：y＝a(x-b)/(x-c)，通过改变δ，即改变x，并读出y，即可求解得到变换系数(a,b,c),实现测试装置的矢量校准，然后在实测中通过测量值y的反变换求的x，从而获取电厚度信息。

优选的，还包括校准过程，校准过程为：(1)将所述相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上；

(2)波导另一端面放置厚度δ1(x1)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ1(y1)；

(3)波导另一端面放置厚度δ2(x2)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ2(y2)；

(4)波导另一端面放置厚度δ3(x3)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ3(y3)；

(5)根据y＝a(x-b)/(x-c)，测试函数中a，b，c形成校准曲线。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

该发明通过对被测件自身端面干扰反射的矢量测试，建立相位测量值与电厚度之间的矢量映射关系，本发明通过校准的方法，解决测试过程中端面反射对测试结果的影响，提高测试有效性。

附图说明

图1为反射式检测罩壁电厚度理想的测试原理图；

图2为电磁波在遇到不同介电常数的透波介质界面时的原理图；

图3为本发明的相位校准示意图；

图4为渐变式介质填充波导校准示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

设计一种电厚度测试专用波导探头，如图4所示，实现测试信号由标准波导系统到雷达天线罩面的低反射过渡。

将相位测试波导装置连接到电厚度测试仪上，波导另一端面放置不同厚度δ的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测量值φ，则校准建立了相位测量值与电厚度之间的对应关系。

上述对应关系在介质端面自身反射干扰小于包含ipd信息的模具反射信号时是单调的，当自身反射大于后者时，将出现非单调映射，不能直接通过相位测量值指示电厚度的情况，如图3所示。此时如果能够通过相位检测装置同时读取合成反射信号的幅值和相位信息，即矢量反射信号y，则可以建立与模具反射矢量信号x之间的单调复数保圆分式线性变换关系：y＝a(x-b)/(x-c)，通过改变δ，即改变x，并读出y，即可求解得到变换系数(a,b,c),实现测试装置的矢量校准，然后在实测中通过测量值y的反变换求的x，从而获取电厚度信息。

本发明具体的实施步骤是：1、雷达罩电厚度检测采用单喇叭校准方式，发射天线与接收天线公用一个天线，如图1所示；

2、测试过程需要校准，消除测试物体(雷达罩前端面)产生的无效信号，保留有效反射信号；如图2所示；

3、校准后的结果需形成单调复数保圆分式，如图3所示，这样即可为后续电厚度测试提供函数曲线；

4、校准过程：(1)将相位测试波导装置连接到便携式电厚度测试仪上；

(2)波导另一端面放置厚度δ1(x1)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ1(y1)；

(3)波导另一端面放置厚度δ2(x2)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ2(y2)；

(4)波导另一端面放置厚度δ3(x3)的被测雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，读出相位测试值φ3(y3)；

(5)根据y＝a(x-b)/(x-c)，测试函数中a，b，c形成校准曲线；厚度δ1、厚度δ2、厚度δ3可构成线性关系，便于后期数据分析；

5、波导另一端面面取出雷达天线罩介质平板和金属壁反射板，可进行正常雷达罩测试。

通过单调复数保圆分式线性变换关系，建立测量值与电厚度之间的映射关系。最终，测试得到雷达罩厚度。