[发明专利]一种液体介电常数测量装置

摘要

本发明涉及材料研究领域，一种液体介电常数测量装置，包括高压直流电源、充电电阻、充电线、脉冲成形线缆、循环水机、高压开关、功率分配器、衰减器、传输线I、阻抗匹配电路、示波器、传输线II、样品槽、共振器、矢量网络分析仪和计算机，装置具有脉冲成形线缆结合高压开关的结构，以产生电压脉冲并施加到液体样品，采用脉冲成形线缆结合高压开关的结构来产生电压脉冲，并通过传输线将高压施加到液体样品上，另外，采用基于法布里一珀罗共振原理的的共振器结合矢量网络分析仪来测量液体的介电常数，能够测量高电压作用后的液体样品的介电常数，装置产生高压脉冲的结构简单，操作方便，用于测量液体介电常数的共振器成本较低，测试结果精度较高。

主权项

1.一种液体介电常数测量装置，包括高压直流电源(1)、充电电阻(2)、充电线(3)、脉冲成形线缆(4)、循环水机(5)、高压开关(6)、功率分配器(7)、衰减器(8)、传输线I(9)、阻抗匹配电路(10)、示波器(11)、传输线II(12)、样品槽(13)、共振器(14)、矢量网络分析仪(15)和计算机(16)，高压直流电源(1)输出电压典型范围为1.2kV到2.0kV，所述高压开关(6)具有输入端和输出端，所述功率分配器(7)具有输入端、输出端I和输出端II，高压直流电源(1)、充电电阻(2)、充电线(3)、脉冲成形线缆(4)、高压开关(6)和功率分配器(7)的输入端依次电缆连接，功率分配器(7)的输出端I依次电缆连接传输线II(12)和样品槽(13)，传输线II(12)的芯线与样品槽(13)外壳绝缘，样品槽(13)外壳接地，功率分配器(7)的输出端II依次电缆连接衰减器(8)、传输线I(9)、阻抗匹配电路(10)和示波器(11)，共振器(14)位于样品槽(13)内，其特征是：脉冲成形线缆(4)包括外壳(4‑1)、不锈钢条(4‑2)、绝缘圆柱(4‑3)、入水口(4‑4)和出水口(4‑5)，不锈钢条(4‑2)和绝缘圆柱(4‑3)均位于外壳(4‑1)内，不锈钢条(4‑2)螺旋缠绕于绝缘圆柱(4‑3)上，不锈钢条(4‑2)两端分别连接充电线(3)和高压开关(6)输入端，外壳(4‑1)为圆柱桶形，外壳(4‑1)和绝缘圆柱(4‑3)之间充满去离子水，去离子水的导电性为0.1uS/cm，外壳(4‑1)具有入水口(4‑4)和出水口(4‑5)并分别连接于循环水机(5)；高压开关(6)包括开普通膜(6‑1)、金属层I(6‑2)、绝缘层(6‑3)、金属层II(6‑4)和肖特基二极管(6‑5)，所述开普通膜(6‑1)、金属层I(6‑2)、绝缘层(6‑3)和金属层II(6‑4)至下而上依次沉积制备，肖特基二极管(6‑5)的阳极连接金属层II(6‑4)，肖特基二极管(6‑5)的阴极连接高压开关(6)的输入端，高压开关(6)的输出端连接金属层I(6‑2)，开普通膜(6‑1)为边长1厘米的正方形，绝缘层(6‑3)为聚对二甲苯材料，金属层I(6‑2)由厚度为50微米的铜制成、且上表面镀有厚度为5微米的钨，金属层II(6‑4)由厚度为35微米的铜制成、且上表面和下表面均镀有厚度为5微米钨，钨能够防止铜被高压开关(6)在开关过程中产生的高温电弧烧坏；共振器(14)包括外导体(14‑1)、内导体(14‑2)、密封圈(14‑3)、共振腔(14‑4)、金属片(14‑5)、SMA接头(14‑6)，SMA接头(14‑6)同轴电缆连接矢量网络分析仪(15)，矢量网络分析仪(15)连接计算机(16)，外导体(14‑1)和内导体(14‑2)均由不锈钢制成，外导体(14‑1)是中空圆柱体，内导体(14‑2)是圆柱体，内导体(14‑2)同轴固定于外导体(14‑1)内，外导体(14‑1)上面密封地连接有SMA接头(14‑6)、下面焊接有金属片(14‑5)，密封圈(14‑3)位于外导体(14‑1)内的中间位置，内导体(14‑2)穿过密封圈(14‑3)，密封圈(14‑3)将外导体(14‑1)内部分为上部和下部，所述上部和下部之间具有气密性，所述上部充满空气，所述下部形成共振腔(14‑4)，所述下部的侧壁上具有一个通孔，通孔全部浸入液体样品中。