1629382528-e201d89ff59dd31db5be21dffcf9458a (846429), страница 50
Текст из файла (страница 50)
О применении поль!х систем к исследованию электрикнаглйгее ческих свойств вещества. Изу- !'и<' 17 'О чеиие элок>рических своде!в разам<ных ве1цссгв представляет суп1сспк иный ин!Нрсс как с точки зрепия физики, так и в отпошении технического использования рвзличпых материалов, в частпости диэлекзриков, играющих важную роль в свсрхвысокочасзою!ых конструкциях. Так как у подавя»1О!цегО больн!Иистид примеияемых в свсрхвысокОчас! О<ИОй ирак>ике материалов магнитная проницаемость равна единице ()< = 1)„ то основными величинами, определяющими электрические свойсгва вещества, являются диэлектрическая проиицасмость « и электропроводиосгь а.
Последи!шо нели шпу г!ракзически более удобно Определять через «гашепс угла потерьл не>цссгва !6й, который св»заз с а сооышшсиисм !Иа==. г« ":::.'. Как в, так и !да (или а) зависят, вообще гонор», ог частоты. Пред;;;.-': сгавлсиие о «дисперсиил эгих величии можно получить главным образом чисто эксперииекмальиым пугем, т.
е. измеряя их при раз личных час>агах. Весьма корон<ив алек>ромагнигпые волны были ;.,', ' применены к изучсии<о влек!рических свойств вещества еще в коппс прошлого с!олсзия. 11емецкий физик Друде дал диа метода измереиия дпэлск>ризсской пропицземости веществ, облада!Ощих малыми потерями. Вги и«годы, извссыпк: под названием <первого и «>порото» методов >!руде, сыграли болыпую роль в истории раб!ог по исследовапи!о элекгрических сяойс!з всщесзва.
Варпап<ы эгпх методов разрабатываю!ся и до сего времени в экспериментальной ;,-,'.:"„Обстапоике, соответстяу>оп>ся современному состоя<шю сзсрхнысоко- ! 7.1'>! О ПРИМВИВПИИ ПОЛ!«Х СИСТЕМ -'.Р, игнреблшощей мощность создаваемых в рсзоиаторе. колебапий. Ти!.::,, Ипчи!»л! примером может служить резонатор отражзтельвого клист- ."рона (рис. 17.20), в котором входная связь осупгествляется электроп 1;:.:::, ''. Ным потоком З, эмитгируемым катодом К и проходящим через зоиу максимального электрического поля резона!ора.
Благодари значи: тельной поперечной прогяжеи;юс!и элск>ронпо!о по!ока коэффициент связи по напра>лепно й„уже нельзя считать посгояппьц! яо всех о пивмвнвнни полых свствм -1-';,::, . 'й 17.61 314 полые евзоньтоеы Сложных воем и их певмвнвнив 1гл. 17 частотной лабораторной техники. Сущность методов Друде сводится к следующему: а) Первый метод основан на том, что при погружении длинной линии в однородный диэлектрик длина распространяющейся в нем волны уменьшается в 1/я раз.
Такие измерения удобно производить с жидкими днэлекгриками. Провода длинной линии с перемещающимся вдоль них мостиком проходят сквозь «ванну», наполненную измеряемым жидким диэлектриком. Для определения его диэлектрической проницаемости необходимо измерить длину волны в воздухе и длину волны в диэлск>рике — 1 и Х„. Тогда, очевидно, диэлектрическая нропппасмос>ь вмр;юи>ся >ак: '=(".)' Являясь аГ>соля»п>«я>, эгот метод обладзег весьма существенным недостагкол>, так как трсГ>уег для проведения измерений больпюе количество жидкости.
б) Идея второго метода Друде, свободного от этого недостатка, заключается в сдедуюпяем. При каком-го положении мостика ?И (рис. 17.21) на длинной лик« нии, возбуждаемой генератором стабильной частоты, имеет место резонансное сос>ояопс сис>смы, хараки й ! >српзусмос макянмальным показанием иодпкзгора. Если гспсрь в некоторой ~?> плоскости .чс> вкл>очить в линию (подвесить на провода) небольшой копденсаРис. >?.2!. тор -- сосудик с впаянными в него пластинками (роль их часто играют срезы тонких впаянных в сосудпк платиновых проволок), наполненный испьпусмыя> диэлектриком, то для восстановления резонансного состояния системы измерительный мостнК придсгся переместить па некоторое расстояние Ь вдаль линии, так как сосредоточенная емкость в ЛВ эквивалентна какому-то отрежу линии. Зная волповос сопротивление линии, сдвиг ц и длину распросярап>ошцсйся в линии волны, можно найти, какой емкости эквивалентно смещение и, и вычислить, в конечном счете, диэлектрическую проницаемость наполняющего «сосудик-конденсатор» диэлектрика.
Однако благодаря трудности учета геометрии самого «сосудика-конденсатора», обычно производят предварительную градунровку установки, находя по известным диэлектрикам кривую С>=-? (а) для заданного режима работы установки н определенного «сосудика-конденсатора». евно второго, не Различные модификации этих методов, особенно в мени. х, по суще- потеряли свое~о значения н до настоящего времени. И ству, возможно распространить и на полые системы— — резонаторы н волноводы.
Это привело не только к возможное и бо ти елее точных измерений электрических параметров вещества, но и к созданию новых физических методов исследования — радиоспектроскопическнх. ' Поведение волн в волноводах и собственные колебания полых резпнаторов завися~ от свойств диэлектрика, заполпяюп г и лпяющего их вну>>;,:,треннее пространство. Если волновод наполнен диалект н эл ктрнком с ди>;,,".",. электрической проницаемостью е и пренебрежительно малыми потсрями, то длина волны в нем, при всех прочих равных условиях, уменьшится в р~« раз. Таким образом, получается нечто вроде первого метода Друде: замерив длину волны в «пустом» волноводе — о поводе, заполненном испытуемым диэлектриком, найдем его « «= — ( В т о же время собс>в> пн«я волна поло>о рсо н а > Х вается в )у« аз и >и зз с.к>па >орз увеличивается в «раз при заполнении ч><по резона>орз дпэлскгриком, В этом случае Г— де ' — собственная волна данного резонатора, заполне '= электриком.
нениого диЭти соотношения дают основание ь>етодая> измерения диэлектри', ческой проницаемости малопотерных диэлектрнко р к в, родственным, „,,;: по сути дела, первому методу Друдс. Подобные методы оказались очень удобными для изучения ди,, Электрических проницасмостсй и поглощения разли щых газов. Дейст«)вительно, если вводнмь>е внутрь резона>орз диэлектрики обладают ,'..:Сравнительно малыми потерями, а величина «нх пем! о о > г отличается ;>,':;.От единиць>, то довольно просто можно найти и у о уг л потерь, вос'пользовавшись соотношением 1йй=— 0 О«' "'Здесь Г«> — б от Г> — добр ность резонатора, наполненного диэлектриком, ;,.а >;?я †- добро>нос>ь, которую он имел бы при зап л > з полнении его -"'мдеальнь>я> диэлектриком с таким же значением .
П , б м «. ри «, ливком жно с достаточной -;,К единице, как это имеет место для газов, можно ",,Степень>о точности считать, что Г>' = — '>, т. е. Г ;;-с>того» резонатора. Таким образом, « и Гйй могут быгь измерены « путем измерения длины волны (частоты) и добротности резонатора „„;в двух состояниях: «пустого» и заполненнОго испы>уемым ве- !'!к. 172!2. Рис.
17.25. 316 пОлые РезонатоРы слОжных ФОРМ Й их пРимвнвнке [гл. 17 Еще более удобным прибором для исследования газов является волцовод, нзшедгний широкое применение в рздиоспектрощгонических исследоваинях. Идею использования волновода в таких измерениях можно пояснззть рис. 17.22. Между генератором Г и приемником 77 помещен волноводный тракт, имеющий измерительную линию 7, и примыкакишй к ией «герметизнроваззныйл отрезок волновода 77, ограниченный слюдяными «Окнамиь А и 77. В него при измерениях вводился исследуемый газ, вслсдстшзе чего длина волны в этом участке уменьшаезся, а положение минимума стоячей волны, фиксируелзое зондом нзмерлззъльной линии, перемсщзегся к слюдяному окну Л.
Измерив это смещение минимума а7, можно определить длину волны в газе, а следовательно, и диэлектрическую црзишцаемость его. Для определения же тангенса угла потерь неОбходпмо имс! ь поаможнасгь с достато ПЮИ Степенью точнасти ЩМГРИ!Ь ЛЮН«НОС!!и ПОГ!УЦЗКЛЦУ! ПЗ ВХОЛ НРИЕМЦИКЗ ДО И ПОСЛЕ вю !!~ ни ! !Зза и !! рмгзнзн!иц!зину«г! кп!в! и!!ли!люда. 11рн пггл!'лзцинцю лкнзкиз и !в.рлмз лп юск!Викин зюнзлнсцие зк!"!о об!!.лш р! !юцлмй з нлн ггкннн иолюшолл ион«туевым вензеСтвця !лги:И«зз! лгя ИС !вяз!«! зееуднбНЫМ, НО лзаСГО Н зЗЕВОЗИОИГНЫ«з, Поэтому значительное распространение получили методы измерений, требующие лишь часгичного заполнения объема резонатора или резонансной секции волновода, родствецныс по идее второму методу 7!Руде.
Так, например, если пустой резонатор иасгроеи поршнем Р !!лнс. !7.23, а), то при введении слоя «7 испытуемого диэлектрика д литеРлтуРА 3Г7 (либо'твердый образец, либо слой жидкости) настройка получится лишь при перемещении поршня на искси орое расстояние М; Для . '1',"-;,';. веществ, обладающих малыми позерами, эгог метод чрезвычайно прост и в практическол! Применении. Рзбогз же с поглощающими ф,',:! ' диэлекгршгзю! и измерение у!ла !ю!Ррь углозкнчег методику как в эксисрниш!!Зльцоч, !Зк и и !«чц!с!нч«икон и вычислительном отнони иняз.
1 олгг и!!Зробно' оюлкцмл! нш г !!ими вонросзмн в!!хо!гиг за !!«ш!и цлгзопщг!о пню,кения. 11нз!"рсгулюцлтгя о!гылзсм к сисциал»- е«м люизирзфичм но ги! рзвыгзигнчас!Озцыч измерениям. )ТОН!77!ННТЕЛЬНАЯ ЛНТГРАТУРА К РАЗДЬЛУ ТРЕТЬЕМУ 1. 1. А. Введенский и А, Г. Аре нберг, Ралноволноводы, Гостехизли, !«!16 2.
А. 1. Г Г р г и и ч, 11олыс резонаторы и волноводы, Изд-во «Советское рлднил, 1Э5!. 3. Р. С а р б л х с р и и. Э д с о и, Тсхпвкз сверхвысоких частот, Связьиздаг, 1947 4. Г. В. К и с у и ь х и. Оси«в!л !с! рии ллгхтрилюыютных нч«ых рсзвиззор»в, Изл-во ВКАС, 1!И7 5. М. С. И ей и ! и, 1ривлиме и гггрчзньи ггп!'рзюрм свсрхвькиких частот, Изл-во «Советское рювь», !!Хя) и. В. Ф. К о в а л с и к о, Введение в электронику сверхвысоких частот, Илл-во «Советское радио», 1955 7, С. Рамо и Д.
Уиниери, Поля и волны а современной радиотехнике, 1'«лсгехизлзт, 1943. и 11. 11. К р и лов, Теоретические основы рзлиотехиики, Изд-во «Морской !1ЫИ«нчрзч 1952 !з, Ллл з,' ~! л г ! р, 1К р!ллчз ультракоротких аалн, Гостехиздат, 1949. 1и Л з и Д г П и !! и л !ч Элгкгрвмлглюю«е волны в золноводах и полых резон««врал, ЦЛ, !Чая 11. з; !' Арщнвчв, зс 11 11«ргии, А И, Эялгпкриг, Инженерный Рмлчлл я«и!И«!и зен!.Р«! лрллл УКВ и КП, И.щ-вп «гэчи !скис радио, 1951.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
