一種葉片介電常數測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發明提供了一種葉片介電常數測量裝置及測量方法，包括支架，所述的支架上設有夾具，高溫探頭通過螺母固定在夾具上，高溫探頭上端的轉接頭通過同軸線與矢量網絡分析儀的Port1端口連接，所述的支架一側設有升降平臺，升降平臺上設有真空包裝機，真空包裝機連接有真空密封袋，測量方法包括樣品制備、系統安裝、儀器定標、樣品放置與抽真空操作和介電常數測量，本發明的有益效果為：可以確保樣品與探頭良好緊密接觸，測量準確度高。
【專利說明】
一種葉片介電常數測量裝置及測量方法
技術領域
[0001]本發明涉及葉片介電常數測量裝置技術領域，尤其涉及一種葉片介電常數測量裝置及測量方法。
【背景技術】
[0002]自然界中大多數物質在微波波段都呈現為有損耗的絕緣體，稱之為電介質，簡稱介質。介質的復介電常數實部表示電介質對電磁波的存貯能力，虛部反映了介質對電磁波的損耗。復介電常數在宏觀意義上反映了介質對電磁波的輻射、散射及吸收等特性，微觀意義上反映物質內部結構和特性。可以說，在電磁學領域，介質的區別可以由復介電常數體現。葉片介電常數的精度直接影響到微波植被輻射和散射模型的模擬精度。葉片介電特性研究是微波遙感進行植被參數反演的重要組成部分。
[0003]實驗室測量葉片介電常數主要是基于微波網絡分析儀，通常采用波導法、自由空間法、同軸探頭法等方法進行測量。相較于其他測量方法，同軸探頭法可以進行寬頻段測量。但同軸探頭法要求被測樣品足夠厚，即其長度和損耗正切足夠大，電磁波經過樣品的傳輸衰減完畢，假定被測樣品均勻，那么所測得的樣品局部復介電常數即為樣品區整體的復介電常數。由于單張葉片厚度通常為毫米級，故測量時通常將葉片進行疊加。同軸探頭法還要求探頭與樣本之間必須無縫隙接觸，接觸層中若有空氣，會對測量結果產生影響，因此必須將二者之間的空氣層排除。通常采用的方法是簡單的將葉片壓實，而這種方法力度難以控制，壓力過大，會損壞葉片表面的結構，壓力過小，無法排除葉片層間的空隙。此外，對探頭施加壓力的同時難以避免同軸線發生形變，從而引入一定的誤差。這些都會增加測量結果的不確定性。而且，精確的壓力測量也會增加系統的復雜程度。
【發明內容】
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種葉片介電常數測量裝置及測量方法，通過引入真空包裝機和真空密封袋，對樣品進行抽真空操作，可以排除真空密封袋內的空氣，確保樣品結構無損害且與探頭良好緊密接觸，測量準確度高。
[0005]本申請實施例提供了一種葉片介電常數測量裝置，包括支架，所述的支架上設有夾具，高溫探頭通過螺母固定在夾具上，高溫探頭上端的轉接頭通過同軸線與矢量網絡分析儀的Portl端口連接，所述的支架上設有升降平臺，升降平臺上設有真空包裝機，真空包裝機連接有真空密封袋。
[0006]本發明所述的一種葉片介電常數測量方法，采用抽真空的方法排出樣品層間以及樣品與探頭間的空氣，包括以下步驟:
[0007]S1:樣品制備
[0008]SI 1、葉片表面除塵；
[0009]S12、采用直徑38mm或29mm規格的金屬圓筒對樣品進行切割，圓葉片的直徑要大于探頭直徑尺寸；
[0010]S13、將步驟S12的多張圓葉片疊加，以使得電磁波經過樣品的傳輸衰減完畢；
[0011]S2:系統安裝
[0012]S21、采用打孔器對待密封的真空密封袋打孔，孔的直徑為3.5_，以恰好使轉接頭穿過為佳；
[0013]S22、將高溫探頭由內而外通過孔插入真空密封袋，探頭端在袋內，轉接頭伸出真空密封袋；
[0014]S23、將高溫探頭固定在夾具上，擰緊螺母，探頭端和真空密封袋在夾具的下方，轉接頭在夾具的上方，同軸線一端與轉接頭相連，另一端與網絡分析儀的Port I相連。
[0015]S3:儀器定標
[0016]利用空氣、短路器和蒸餾水對探頭進行定標，定標前應在軟件中設置好探頭類型、頻率、水溫等參數;定標時需將真空密封袋提起，使探頭無真空密封袋遮擋，完全暴露在空氣中，在用蒸餾水進行定標時，探頭表面不能有氣泡；
[0017]S4:樣品放置與抽真空操作
[0018]S41、將樣品碼放整齊，放入真空密封袋內，置于高溫探頭的正下方，將真空包裝機放置在升降平臺上，調整真空包裝機的高度，使其與高溫探頭處在同一高度；
[0019]S42、啟動真空包裝機，抽出真空密封袋內空氣，使高溫探頭與樣品、樣品層間緊密接觸，當真空密封袋內真空度達到指定真空度時，真空包裝機對真空密封袋進行密封。
[0020]S5:介電常數測量
[0021]使用矢量網絡分析儀對樣品進行觀測，重復3次測量，取平均值以減小測量誤差。
[0022]本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點:
[0023]1、本發明中，由于樣品袋內空氣含量僅依賴于真空包裝機性能，通過選用高性能的真空包裝機，可使袋內真空度達到80kpa，即，袋內壓強較袋外大氣壓強低80kpa，既能夠保證探頭和樣品緊密良好的接觸，又避免了外力對樣品結構的破壞，從而提高了測量結果的穩定性和可靠性。
[0024]2、該方法沒有直接作用于探頭的外力，因此，減少了因為同軸線形變帶來的誤差。
[0025]3、該方法簡單，測量中的各個環節可以得到良好的控制，易于實施。
[0026]4、該方法可用于對類似葉片的柔軟薄片狀樣品的介電常數的測量。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發明的整體結構示意圖。
[0029]圖中，1、支架，2、夾具，3、高溫探頭，4、螺母，5、轉接頭，6、同軸線，7、矢量網絡分析儀，8、Portl端口，9、升降平臺，10、真空包裝機，11、真空密封袋。
【具體實施方式】
[0030]本發明提供了一種葉片介電常數測量裝置及測量方法，可以確保樣品與探頭良好緊密接觸，測量準確度高。
[0031]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0032]如圖1所示，本實施例所述的一種葉片介電常數測量裝置，包括支架I，所述的支架I上設有夾具2，高溫探頭3通過螺母4固定在夾具2上，高溫探頭3上端的轉接頭5通過同軸線6與矢量網絡分析儀7的Por 11端口 8連接，所述的支架I 一側設有升降平臺9，升降平臺9上設有真空包裝機10，真空包裝機10連接有真空密封袋11。
[0033]本實施例所述的一種葉片介電常數測量方法，包括以下步驟:
[0034]S1:樣品制備
[0035]SI 1、葉片表面除塵；
[0036]S12、采用直徑38mm或29mm規格的金屬圓筒對樣品進行切割，圓葉片的直徑要大于探頭直徑尺寸；
[0037]S13、將步驟S12的多張圓葉片疊加，以使得電磁波經過樣品的傳輸衰減完畢；
[0038]S2:系統安裝
[0039]S21、采用打孔器對待密封的真空密封袋11打孔，孔的直徑為3.5mm，以恰好使轉接頭5穿過為佳；
[0040]S22、將高溫探頭3由內而外通過孔插入真空密封袋11，探頭端在袋內，轉接頭5伸出真空密封袋11;
[0041 ] S23、將高溫探頭3固定在夾具2上，擰緊螺母4，探頭端和真空密封袋11在夾具2的下方，轉接頭5在夾具2的上方，同軸線6—端與轉接頭5相連，另一端與矢量網絡分析儀7的Port I端口 8相連。
[0042]S3:儀器定標
[0043]利用空氣、短路器和蒸餾水對高溫探頭3進行定標，定標前應在軟件中設置好探頭類型、頻率、水溫等參數;定標時需將真空密封袋11提起，使高溫探頭3無真空密封袋11遮擋，完全暴露在空氣中，在用蒸飽水進彳丁定標時，尚溫探頭3表面不能有氣泡；
[0044]S4:樣品放置與抽真空操作
[0045]S41、將樣品碼放整齊，放入真空密封袋11內，置于高溫探頭3的正下方，將真空包裝機10放置在升降平臺9上，調整真空包裝機10的高度，使其與高溫探頭3處在同一高度；
[0046]S42、啟動真空包裝機10，抽出真空密封袋11內空氣，使高溫探頭3與樣品、樣品層間緊密接觸，當真空密封袋11內真空度達到指定真空度時，真空包裝機10對真空密封袋11進行密封。
[0047]S5:介電常數測量
[0048]使用矢量網絡分析儀7對樣品進行觀測，重復3次測量，取平均值以減小測量誤差。
[0049]后續步驟為:
[0050]I)測量完畢后，用剪刀將真空密封袋一端剪開，取出樣品，稱取樣品質量，與測前質量相比較，以確保測量中含水量沒有明顯變化。
[0051]2)拆卸探頭或準備下一組樣品的測量。
[0052]3)對本組樣品進行烘干，稱取樣品干重。
[0053]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種葉片介電常數測量裝置，其特征在于:包括支架(I)，所述的支架(I)上設有夾具(2)，高溫探頭(3)通過螺母(4)固定在夾具(2)上，高溫探頭(3)上端的轉接頭(5)通過同軸線(6)與矢量網絡分析儀(7)的Port I端口( 8)連接，所述的支架(I)上設有升降平臺(9)，升降平臺(9)上設有真空包裝機(10)，真空包裝機(10)連接有真空密封袋(11)。2.—種葉片介電常數測量方法，其特征在于，采用抽真空的方法排出樣品層間以及樣品與探頭間的空氣，包括以下步驟: S1:樣品制備 S11、葉片表面除塵； S12、采用直徑38mm或29mm規格的金屬圓筒對樣品進行切割，圓葉片的直徑要大于探頭直徑尺寸； S13、將步驟S12的多張圓葉片疊加，以使得電磁波經過樣品的傳輸衰減完畢； S2:系統安裝 S21、采用打孔器對待密封的真空密封袋(11)打孔，孔的直徑為3.5mm，以恰好使轉接頭(5)穿過為佳； S22、將高溫探頭(3)由內而外通過孔插入真空密封袋(11)，探頭端在袋內，轉接頭(5)伸出真空密封袋(11); S23、將高溫探頭(3)固定在夾具(2)上，擰緊螺母(4)，探頭端和真空密封袋(11)在夾具(2)的下方，轉接頭(5)在夾具(2)的上方，同軸線(6)—端與轉接頭(5)相連，另一端與矢量網絡分析儀(7 W^Port I端口(8)相連。 S3:儀器定標 利用空氣、短路器和蒸餾水對高溫探頭(3)進行定標，定標前應在軟件中設置好探頭類型、頻率、水溫等參數;定標時需將真空密封袋11提起，使高溫探頭(3)無真空密封袋(I I)遮擋，完全暴露在空氣中，在用蒸餾水進行定標時，高溫探頭(3)表面不能有氣泡； S4:樣品放置與抽真空操作 S41、將樣品碼放整齊，放入真空密封袋(11)內，置于高溫探頭(3)的正下方，將真空包裝機(10)放置在升降平臺(9)上，調整真空包裝機(10)的高度，使其與高溫探頭(3)處在同一高度； S42、啟動真空包裝機(1)，抽出真空密封袋(II)內空氣，使高溫探頭(3)與樣品、樣品層間緊密接觸，當真空密封袋(11)內真空度達到指定真空度時，真空包裝機(10)對真空密封袋(11)進行密封。 S5:介電常數測量 使用矢量網絡分析儀(7)對樣品進行觀測，重復3次測量，取平均值以減小測量誤差。
【文檔編號】G01R27/26GK105954595SQ201610247800
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】張陽, 柳欽火, 肖青
【申請人】中國科學院遙感與數字地球研究所