Снижение магнитных и диэлектрических потерь в иттрий-железистом гранате
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
частот 1,5тАв107 - 2,5тАв108 Гц).
Порядок работы приведен в инструкции к приборам.
2.3.3 Проведение эксперимента
Образцы подвергнуть кондиционированию при заданных условиях в соответствии с ГОСТ 6433.1-71. При испытании при повышенных температурах использовать электроды, напыленные в вакууме.
Поместить образец в термокамеру и термостабилизировать при соответствующей температуре в течение 30 мин. Приложить к электродам контакты и измерительное напряжение (по стандарту рекомендуется 100 В). Тангенс угла диэлектрических потерь tg?? определять непосредственно по шкале прибора (мост Р-589) или вычислять по формуле для измерительной добротности (с учетом значений добротности измерительного контура при второй Q1 и третьей настойке Q2):
tg? = (11)
В качестве характеристики диэлектрических потерь (часть энергии внешнего электромагнитного поля, необратимо рассеиваемая в диэлектрике) используется угол ? между вектором силы тока, возникающего в диэлектрике и вектором напряженности приложенного поля.
Коэффициент В можно определить по графику в координатах B-g/h (см. ГОСТ 6433.4-71).
2.3.4 Определение диэлектрической проницаемости ?, тангенса угла диэлектрических потерь tg?? и проводимости ? методом волноводных линий
В соответствии с рисунком 16 представлена схема волноводного моста. Половина электромагнитной энергии проходит через плечо моста, в котором находится исследуемый образец, заполняющий все сечение волновода, вентили, а также развязывающий аттенюатор, необходимый для плавного снижения мощности электромагнитной энергии и устранения взаимного влияния отдельных трактов волноводной линии.
При прохождении электромагнитной энергии через образец происходит ее частичное поглощение (переход в тепловую энергию), а также изменение фазы электромагнитной волны. Для выравнивания фазы волны в другом плече моста имеется калиброванный фазовращатель. Присоединение ко входу и выходу мостовой схемы осуществляется через двойные тройники - гибридные Т-образные схемы. Методика измерения электрофизических параметров электропроводных полимерных композиций в этом случае заключается в основном установлением нулевого баланса в системе сначала для образца толщиной b, а затем b + ?b с использованием детекторной секции и нуль-индикатора.
По данной методике определяют затухание ? электромагнитной энергии и сдвиг фаз ? вызванные исследуемым образцом ? = , Непер/м; ? = , рад/м.
4 5 6
1 - генератор электромагнитной энергии; 2 - двойной тройник; 3 - согласованная нагрузка; 4 - развязывающий аттенюатор; 5- измерительный аттенюатор; 6 - калиброванный аттенюатор; 7 - вентиль; 8 - исследуемый образец; 9 - детекторная секция; 10 - нуль-индикатор; 11 - фланцевое соединение волноводов
Рисунок 16 - Схема волноводного моста для измерения электрофизических параметров электропроводных полимерных материалов и резин
Уравнения могут быть использованы для измерения элекрофизических параметров полимерных композиций, в условиях, когда наличием стоячей волны можно пренебречь: при перпендикулярности граничных поверхностей образца и согласованной нагрузке, определенной по начальной толщине исследуемого образца, если расстояние до образца при увеличении его толщины остается постоянным.
Известно, что для электромагнитной волны, бегущей в положительном направлении оси X, значения ? и ? определяются следующими уравнениями:
?2 = 4?2f2?o(, (Непер/м)2; (15)
?2 = 4?2f2?o(, (рад/м)2 (16)
Уравнение для расчета тангенса угла диэлектрических потерь материала:
tg? = . (17)
При решении системы уравнений относительно диэлектрической проницаемости и проводимости получим следующие формулы для их расчета:
? = , Ф/м; (18)
? = , Ом-1*м-1. (19)
Формулы могут быть использованы при расчете электрофизических параметров материалов только для свободного пространства или коаксиальных линий с волной типа ТЕМ (поперечное электромагнитное поле).
В случае же волноводных линий наблюдается электромагнитные волны типа ТЕ (поперечное электрическое поле), то есть такое поле, в котором проекция вектора магнитной составляющей, определяемой уравнением Максвелла, на направление распространения волны не равна нулю, а вектор электрической составляющей поля расположен в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны.
Е = Епад тАв ехр (- jkx) exp(- j??); (20)
H = , (21)
где (-k = ? - j?) - комплексный фазовый множитель.
В данном случае tg?? рассчитывают по формуле:
tg? = , (22)
?кр - критическая длина волны в свободном пространстве, м.
? = ?о2 ? о(), Ф/м, (23)
где ?о - длина электромагнитной волны в свободном пространстве, м; ? о - диэлектрическая проницаемость свободного пространства, 8,85тАв10-12 Ф/м.
Проводимость полимерных композиций рассчитывают по следующему выражению:
? = 2?f ? tg?, Ом-1тАвм-1. (24)
Погрешность измерения электрофизических параметров электропроводных полимерных материалов с помощью волноводного моста определяется погрешностью измерительного аттенюатора, фазовращателя и составляет не более 2,5%.
Недостатком метода волноводного моста является ограниченная возможность его применения: только для материалов с ? > 0,5 Ом-1тАвм-1.
Для материалов с меньшей проводимостью пригоден метод тонкого стержня в соответствии с рисунком 17.
Метод то