【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波介电性能测试，具体涉及一种基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统及方法。
技术介绍
1、吸波材料作为一种具有特殊能力的微波材料，可以吸收电磁波并将其转化为其他形式的能量，被广泛应用于隐身
通过在飞行器表面覆盖吸波材料，可以有效减小飞行器的雷达散射截面积，降低被敌方雷达探测到的可能性，以提高装备的隐蔽性和生存能力。因此，吸波材料的性能对于保障战机、导弹、无人机等装备的隐身性能至关重要。同时，飞行器和导弹等装备工作时基本处于高速飞行中，而在高速飞行过程中，空气摩擦力将会导致其表面温度发生剧烈变化，并且风阻在其表面产生的压力也将发生剧烈的变化。当吸波材料的温度场和压力场发生变化时，其介电性能也会发生相应的变化。因此，掌握吸波材料在温度和压力同时变化下的介电性能信息，对适用于高温高压下材料的设计及研制具有极其重大的意义。
2、目前，国内外研究人员目标主要聚焦在单一力场下即温度场或压力场下材料的介电性能测试，例如，在2009年，苏胜皓的论文《吸波材料电磁参数带状线法变温测试技术研究》中，在0.1～6ghz测试频段内，采用带状线传输法测量了吸波材料在室温～250℃温度下的介电性能；在2012年，陈志雄进行了静压力对ktao3陶瓷材料介电性能影响的研究；在2018年，李建桥的论文《材料介电性能自由空间终端短路法变温测试技术研究》中，使用自由空间终端短路法在温度场下对微波材料的介电性能进行了测试，测试的频率范围为14ghz～16ghz，温度范围为常温～1000℃。在温度和压力混合场下进行材料的介电性能测
3、目前对于材料的介电性能的测试方法主要分为两种，除了网络参数法外，还有谐振法，谐振腔法是利用谐振腔内放置样品前后谐振频率和品质因数，根据它们与材料电磁参数的关系，计算出材料的介电性能。谐振法在测试前仅需要进行空腔校准，在连续变温和变压条件下其校准难度相对较低。此外，谐振法是通过谐振频率与品质因数获的变化取介电性能，其测试精度要优于网络参数法。
4、但目前没有针对吸波材料在温度场和压力场联合下的谐振法测试系统。因此，如何搭建测试系统，能够实现对材料高温高压下的介电性能的高精度测试，就成为了当前研究重点。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统及方法。本专利技术测试系统主要包括渐变型开路同轴谐振腔、加热装置和压力发生装置，通过将待测吸波材料放置于渐变型开路同轴谐振腔腔内，利用加热装置和压力发生装置同时构建温度场和压力场，基于待测材料在不同温度和压力下腔体谐振频率和品质因素的变化，演算得到待测材料在高温高压下的介电性能。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，包括同轴谐振腔、加热装置、压力发生装置、矢量网络分析仪和数据处理装置；
4、所述同轴谐振腔一端短路、一端开路，同轴谐振腔从上至下依次为第一同轴线、同轴线连接段、第二同轴线和短路板；第一同轴线内导体直径小于第二同轴线内导体直径，第一同轴线外导体内径小于第二同轴线外导体内径，第一同轴线外导体外径等于第二同轴线外导体内径，第一同轴线的内外导体和第二同轴线内外导体分别通过同轴线连接段渐变连接，使得同轴谐振腔的腔体呈“上小下大”；第二同轴线远离第一同轴线的一端设置短路板，形成同轴谐振腔短路端，第一同轴线的远离第二同轴线的一端为开路端；第一同轴线的内导体高度小于外导体高度，内导体底部和外导体底部齐平；两个同轴线的内外导体和短路板均为金属；同轴谐振腔的外导体上对称设置耦合孔，所述耦合孔用于放置耦合探针；
5、所述压力发生装置包括待测样品容器和加压单元，加压单元包括加压器、压力传感器和压力显示器；待测样品容器放置于第一同轴线的的外导体内，待测材料放置于待测样品容器中的底部，压力传感器放置于待测样品上，加压器设置于压力传感器上，用于对待测样品施加压力；压力显示器与压力传感器连接，用于显示加压压力值；
6、所述加热装置包括感应加热线圈、温控器、温度传感器、温度显示器和水冷单元；所述感应加热线圈环绕第一同轴线的开路端设置，并与温控器连接；所述温控器用于对感应加热线圈的功率控制，以实现对待测材料温度控制；所述温度传感器设置于待测样品容器表面，用于检测待测材料温度；温度显示器与温度传感器连接，用于实时显示待测样品的温度；所述水冷单元用于对同轴谐振腔降温，避免腔体温度过高而影响测试结果准确性。
7、所述矢量网络分析仪与耦合探针相连，用于获取腔体的谐振参数；所述数据处理装置与矢量网络分析仪连接，用于对数据的处理。
8、进一步地，所述水冷单元包括水冷槽和水冷泵，所述水冷槽设置于同轴谐振腔腔内，并与水冷泵连接；所述水冷泵用于控制水冷程度。
9、进一步地，所述待测样品容器为石英玻璃试管；石英玻璃试管底部具有一定厚度，使待测材料远离腔体场分布最强的位置，在腔体中扰动量较小，以满足微扰法的要求。
10、进一步地，所述石英玻璃试管的直径使其正好能放置入第一同轴线的外导体内，且石英玻璃试管壁与第一同轴线的外导体内壁接触。
11、本专利技术还提供了基于上述介电性能测试系统的测试方法，包括以下步骤：
12、步骤1.在待测样品容器内不放置待测材料，测量并记录此时的腔体谐振参数；
13、步骤2.将待测材料放置于待测样品容器内底部，通过压力发生装置对待测样品加压，利用加热装置将待测样品加热至所需温度，待温度和压力值稳定后，读取压力显示器的值p1和温度显示器的值为t1，并记录此时测试装置的谐振参数；
14、步骤3.利用步骤1和步骤2记录的腔体谐振参数，通过微扰法公式即可计算得到待测材料在温度场和压力场共同作用下的介电性能。
15、进一步地，步骤1中腔体谐振参数包括谐振频率和品质因数。
16、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术设计的基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，能够实现对待测材料在不同压力及不同温度下的介电性能的测试，测量结果准确且精度较高；较其他方法校准容易，空腔校准一次即可，便于测试。
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1.基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，包括同轴谐振腔、加热装置、压力发生装置、矢量网络分析仪和数据处理装置；
2.如权利要求1所述的基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，所述水冷单元包括水冷槽和水冷泵，所述水冷槽设置于同轴谐振腔腔内，并与水冷泵连接；所述水冷泵用于控制水冷程度。
3.如权利要求1所述的基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，所述待测样品容器为石英玻璃试管；石英玻璃试管底部应具有一定厚度，使待测材料远离腔体场分布最强的位置，在腔体中扰动量较小，以满足微扰法的要求。
4.如权利要求1所述的基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，所述石英玻璃试管的直径使其正好能放置入第一同轴线的外导体内，且石英玻璃试管壁与第一同轴线的外导体内壁接触。
5.一种基于如权利要求1-4任一权利要求所述基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于，步骤1中腔体谐振参数包括谐振频率和品质
...【技术特征摘要】
1.基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，包括同轴谐振腔、加热装置、压力发生装置、矢量网络分析仪和数据处理装置；
2.如权利要求1所述的基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，所述水冷单元包括水冷槽和水冷泵，所述水冷槽设置于同轴谐振腔腔内，并与水冷泵连接；所述水冷泵用于控制水冷程度。
3.如权利要求1所述的基于同轴腔法高温高压下材料介电性能测试系统，其特征在于，所述待测样品容器为石英玻璃试管；石英玻璃试管底部应具有一定厚度，使待测材料远离...
【专利技术属性】
技术研发人员：高勇，冉璇，龙嘉威，向志军，李恩，高冲，张云鹏，余承勇，郑虎，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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