[发明专利]一种材料高温介电性能测试系统

说明书

本发明提供一种材料高温介电性能测试系统，包括：矢量网络分析仪、电子计算机、加热炉、波导管、测试腔、样品杆、真空泵、充气装置；波导管通过定位法兰固定在加热炉上，一端头与矢量网络分析仪连接，另一端头与测试腔连接；待测样品放置于测试腔内；测试腔及待测样品置于加热炉的有效热区内；加热炉的加热方式为微波加热，加热炉腔为密闭空间，加热炉腔采用空气环境，或结合真空泵实现炉内真空环境，或结合充气装置实现惰性气氛环境；微波信号通过波导管导入，穿过待测样品，然后通过波导管引出，继而进入矢量网络分析仪，矢量网络分析仪的分析数据最终传输至电子计算机。本发明实现更加高效、快速、节能的高温介电性能测试。

技术领域

本发明涉及材料电磁性能测试技术领域，特别地，涉及一种材料高温介电性能测试系统。

背景技术

复介电常数是表征材料电磁性能的一个重要物理参量，它随着温度变化而变化，对材料的应用有重要的影响。例如在航空航天领域广泛应用的天线罩和天线窗，飞行器在大气中高速飞行时，这些部件由于气动加热，需要经历高温，表面温度往往达到1000℃以上，材料的介电性能会受温度影响而产生变化，影响电磁波的透过性；在微波处理矿物质，微波烧结陶瓷等方面，需要了解材料在高温环境下的复介电系数以避免出现热失控或爆炸。为了准确掌握材料的介电性能在高温条件下的变化，需要对材料在高温条件下的电磁性能进行准确测试，为材料研究和器件设计提供可靠的数据参考。

不同于常温测试系统，高温介电性能测试系统需要配置加热装置，给被测材料提供高温条件，以模拟实际使用时材料的温度环境，从而大大提高了系统的复杂度。目前绝大部分高温测量系统都采用电阻加热炉为待测物质创造高温环境，待测物料温度达到既定温度后，迅速将物料置于系统中进行测量，此种方式往往需要数小时来加热被测物，耗时耗能。例如，普通的电阻加热炉加热至1000℃通常需要100~200分钟，甚至更长时间。大量的时间耗费在升温过程中，造成了大量的时间和能源浪费，测试效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种材料高温介电性能测试系统，通过改进测试系统的加热单元，以解决现有测试系统加热缓慢，时间和能源浪费巨大的不足，以实现更加高效、快速、节能的高温介电性能测试。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种材料高温介电性能测试系统，其特征在于，包括：

矢量网络分析仪、电子计算机、加热炉、波导管、测试腔、样品杆、真空泵、充气装置；其中，

所述波导管通过定位法兰固定在加热炉上，一端头与矢量网络分析仪连接，另一端头与测试腔连接；

待测样品放置于测试腔内；

所述测试腔及待测样品置于所述加热炉的有效热区内；

所述加热炉的加热方式为微波加热，加热炉腔为密闭空间，

所述加热炉腔采用空气环境，或结合真空泵实现炉内真空环境，或结合充气装置实现惰性气氛环境；

微波信号通过波导管导入，穿过所述待测样品，然后通过波导管引出，继而进入所述矢量网络分析仪，

所述矢量网络分析仪的分析数据最终传输至所述电子计算机。

本发明结构简单，升温迅速，温度覆盖范围广，热区范围小，较传统技术大幅节约时间和能源，且可实现多种气氛环境，便于快速开展多种复杂条件下的材料高温介电性能测试。

作为一种优选方案，所述加热炉的加热方式为微波加热，升温速率可调，最高速率可达900℃/分钟，炉内额定温度可达1600℃，短时保温温度可达1900℃。作为一种优选方案，所述加热炉的炉腔均匀涂布微波发热介质，构成发热体，加热过程不依赖待测样品本身发热。

作为一种优选方案，所述加热炉的加热腔体为密闭空间，并设置有真空泵阀、充气阀、手动排气阀以及自动排气阀中的一种或多种。