[发明专利]一种具有双脊结构的单纤维介电常数测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种具有双脊结构的单纤维介电常数测试装置，属于微波、毫米波材料电磁参数测试技术领域。本发明的一种具有双脊结构的单纤维介电常数测试装置中，腔体的设计是在规则谐振腔内部加载对称的金属双脊，达到对电场能量的压缩，使得整个谐振腔的能量在中心汇聚，形成高灵敏的单纤维测试通道，利用位函数和微扰法，实现对单纤维介电性能的准确测试。现有的测试手段几乎无法对高低损耗单纤维介电性能进行直接测试，本发明提出的测试装置和方法弥补了单纤维测试方法的不足，具有更高的可靠性和准确度，且设计加工成本较低。

技术领域

本发明属于微波、毫米波材料电磁参数测试技术领域，具体涉及一种具有双脊结构的单纤维介电常数测试装置及方法。

背景技术

纤维材料广泛应用于航空航天、武器装备、雷达等重要领域，是功能性复合材料制备的关键原材料。单纤维介电性能的准确性、均匀性和一致性，是研究纤维复合材料性能演变机理以及质量把控的重要保障。在微波毫米波频段内，现有单纤维介电性能的间接测试方法，已无法满足单纤维性能分析的需求，而关于单纤维介电性能直接测试的方法和装置，几乎没有报道，然而测试需求仍然迫切。

关于纤维材料整体介电性能的测试方法非常多，传输反射法、谐振腔法、平面电路法等，这些方法所测的材料可以是纤维复合材料、薄膜材料、混合材料等，最终所测的都是纤维材料的等效介电常数，并非单纤维材料本身。为了实现对单纤维介电性能的反演，混合法则、介电混合模型等方法被提出，实现对单纤维介电性能的理论反算。然而理论反算介电的准确性，很大程度取决于理论反算模型的准确性，由此造成计算结果的准确性和可靠性低。另外，传统谐振腔结构尺寸远大于单纤维尺寸，无法满足单纤维测试灵敏度要求，而小尺寸传输线结构又达不到测试精度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种具有双脊结构的单纤维介电常数测试装置及方法，实现单纤维介电性能的高灵敏度准确测试。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种具有双脊结构的单纤维介电常数测试装置，包括谐振腔上盖板1-1、谐振腔下盖板1-2、具有中空结构的腔体2、SMA接头形式的耦合激励装置3-1和SMA接头形式的耦合接收装置3-2，谐振腔上盖板1-1和谐振腔下盖板1-2安装在腔体2上，构成谐振腔；

所述腔体2的第一侧面和第二侧面均具有第一端面和第二端面，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置，所述第二端面高于所述第一端面，谐振腔盖板位于所述第一端面上；

所述腔体2的中空结构中具有对称设置的两个金属脊2-6，所述金属脊2-6由腔体的内侧壁向中空结构中心延伸，且两个金属脊之间具有间隙，所述间隙作为单纤维材料的测试通道2-7；

所述谐振腔上盖板1-1上具有上侧样品孔1-3，所述谐振腔下盖板1-2上具有下侧样品孔1-4，所述单纤维材料通过上侧样品孔1-3，穿过测试通道2-7，由下侧样品孔1-4穿出；

所述耦合激励装置3-1通过所述腔体2第三侧面的第一侧壁孔2-4伸入所述中空结构中，所述耦合接收装置3-2通过所述腔体2第四侧面的第二侧壁孔2-5伸入所述中空结构中，所述第三侧面和所述第四侧面相对设置，所述腔体2的第一侧面和所述腔体2的第三侧面垂直设置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述腔体2的第一端面内侧具有第一金属凸台2-2，第一端面外侧具有第二金属凸台2-3，谐振腔上下盖板通过所述第一金属凸台2-2和所述第二金属凸台2-3与所述腔体2接触。

采用上述进一步方案的有益效果是：在保证良好电接触的同时尽可能减小面接触。

进一步的，所述腔体2的内侧壁2-1形状为圆弧形。

进一步的，所述腔体2的圆弧形内侧壁2-1的半径为20mm，高度为20mm。