[发明专利]基于波导终端短路法高温高压下介电性能测试系统及方法

说明书

本发明的目的在于提供一种基于波导终端短路法高温高压下介电性能测试系统及方法，属于微波测试技术领域。该系统结合波导终端短路法进行具体设计，包括测试夹具、温度测试模块、压力测试模块和主机模块，使得能测量待测材料在高温高压联合作用下的介电性能；相较于测量微波材料介电常数的其它谐振法，波导终端短路法属于反射法，通过测量前的校准，将电磁波在波导和透波材料带来的损耗校准为零，可以准确地测量损耗较大的微波材料；且整个测试系统属于封闭式测试系统，测试不受外部环境影响，使得测试结果具有良好的重复性；并且基于该系统的测试方法只需测量单端口反射系数，具有结构简单、测试频带宽、体积小等优点。

技术领域

本发明属于微波测试技术领域，具体涉及一种基于波导终端短路法高温高压下介电性能测试系统及方法。

背景技术

电磁参数是描述材料的电磁特性的两个基本的特征参数，具体为材料的复介电常数和复磁导率，它们表征了材料与电磁场的相互作用。大部分材料为非磁性材料，因此对材料电磁参数的测试主要是测量材料的复介电常数。微波介质材料作为传输电磁波的载体，不仅被用作透波材料，诸如天线罩、天线窗等航天器件的制作，也可被用作吸波材料，主要应用于雷达隐身技术。飞行器和某些武器的表面的吸波材料在高速飞行和变速飞行时，温度和压力将发生剧烈变化，使得研究人员需要了解温度和压力变化对飞行器表面吸波材料性能的影响。因此，研究高温高压下微波材料电磁参数具有重要的现实意义。

针对于高温高压下对微波材料电磁参数提取的需求，现有的检测技术主要针对于单一力场下即温度场或者压力场下微波材料的电磁参数提取。针对于温度场下微波材料的电磁参数提取技术有：李恩在《吸波材料电磁参数在X波段的变温测试》论文中，使用传输反射法对微波材料进行了变温测试，测试的微波波段为X波段(8GHz～12GHz)，设计了一套自动测试系统，包括温度控制系统、散热波导、隔热波导、测温座、校准件、测试样品，该方法安装、校准和测试十分方便，温度控制容易，适用于高损耗微波材料的电磁参数测量，但只针对于微波材料的温度场下电磁参数的提取，且温度测试范围较窄，仅为室温～210℃。周扬的论文《带状线法透波材料高温介电性能测试技术研究》中，使用了带状线法在温度场下对微波材料的电磁参数进行了测试，测试的微波波段为500MHz～8GHz，设计了一套高温微波谐振系统，对带状线谐振腔进行了优化设计，研制出了微波变温传输系统，该方法测试频率和温度的范围广，重复性好，同时温度测试范围为室温～1500℃，但该方法仍只针对于微波材料在单一温度场下电磁参数的提取。王锋的论文《磷酸铝系透波复合材料的力学性能与介电性能研究》中，研究了硅氧增强磷酸铝系复合材料在不同压力下的介电性能的影响，通过对样品施加不同成型压力，测量样品的介电性能；但该方法只是单一的对样品进行压力场下介电性能的测试，无法进行高温高压下对微波材料的电磁参数的测试。

综上，国内外对微波材料电磁参数提取检测技术主要是在温度场下或者压力场下这种单一场进行的。因此，高温高压联合作用下对微波材料电磁参数提取技术为当下微波材料测试重要研究方向之一。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于波导终端短路法高温高压下介电性能测试系统及方法。该系统包括测试夹具、温度测试模块、压力测试模块和主机模块，可以实现对微波材料在高温高压联合作用下的电磁参数提取，同时本发明方法具有自动化高、封闭式测试、准确率高等优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于波导终端短路法高温高压下介电性能测试系统，包括测试夹具、温度测试模块、压力测试模块和主机模块；