Датчик интенсивности электромагнитного поля

Изобретение относится к технике измерений параметров полей и может быть использовано лдя измерения интенсивности электромагнитного поля. Цель изобретения - повышение технологичности изготовления датчика. Указанная цель достигается тем, что датчик интенсивности электромагнитного поля выполнен из пластины 1 электропроводящего полиэтилена, на которую нанесен слой 2 холестерических жидких кристаллов, и защитного слоя 3. Толщина пластины 1 равна 0,05 -где Л - длина волны в свободном пространстве; tgd - тангенс угла потерь материала пластины 1; е - диэлектрическая проницаемость пластины 1. Выполнение пластины 1 из полимерных материалов указанной толщины позволяет упростить изготовление датчика при сохранении его чувствительности. 1 ил. ё О ел ю Ч) со

Изобретение относится к измерениям параметров полей и может быть использовано для измерения интенсивности электромагнитного поля (ЭМП).

Цель изобретения - повышение технологичности изготовления датчика.

На чертеже приведена конструкция датчика интенсивности ЭМП.

Датчик включает пластину 1, выполненную из электропроводящего полиэтилена, на-которую нанесен слой 2 материала, обладающего свойством зависимости длины волны рассеянного света от температуры , например холестерический жидкий кристалл (ХЖК). Слой 2 закрыт защитным слоем 3.

Датчик интенсивности ЭМП работает следующим образом.

При внесении датчика в электромагнитное поле пластина 1, выполненная из электропроводящего полиэтилена, поглощает часть мощности падающего на нее поля, преобразуя ее в тепло. Под действием этого тепла происходит нагрев пластины 1 и расположенного на ней слоя 2 ХЖК. Последний , обладая свойством зависимости длины волны рассеянного света от температуры, изменяет свой цвет, и по нему определяют интенсивность поля.

Доля мощности, соответствующая тепловым потерям, зависит от длины волны измеряемого поля, диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь материала пластины, ее толщины и поперечных размеров . При нормальном падении волны на пластину из поглощающего материала относительная доля мощности потерь на единицу ее поверхности составляет

pW-d-r l-e - /O-r2 ), где г- коэффициент отражения от материала пластины;

о. - коэффициент затухания;

d - толщина пластины.

Значения г и а определяются длиной волны поля в пластине 1 и слое 2, диэлектрической проницаемостью материала е и тангенсом угла потерь материала пластины:

а Yi/2 (V1 +tg2(5-1) :

-.

wi

i

1 е V 1 + tg2 6

где г (Zc - Z0)(Zc + Z0);

где Zc - характеристическое сопротивление

волны в материале пластины;

5

Zo - характеристическое сопротивление волны в воздухе.

Температура нагреваемого тела в установившемся режиме пропорциональна мощности источника тепла, т.е. величине Р и обратно пропорциональна массе пластины с нанесенными на нее слоем ХЖК и защитным слоем. Поскольку толщина незначительна и может составлять доли миллиметра , а толщина пластины, исходя из условий механической жесткости выбирается равной 1-2 мм, температура пластины обратно пропорциональна ее толщине

(s)/d.

Таким образом, чувствительность датчика тем выше, чем больше величина

0

5

5(s)

1 -е

- гол

- 20И

d

(1)

u i-A,

Для каждого значения тангенса угла потерь и длины волны измеряемого поля существует единственное значение толщины пластины, при которой достигается максимум отношения поглощенной мощности к толщине пластины, соответствующее максимуму чувствительности датp (S)

чика (--т- )тах. Эта зависимость при малых

о (доли длины волны)толщинах пластин хорошо аппроксимируется эмпирической зависимостью

dЈ0.05A/tgd,(2)

где Я - длина волны в диэлектрике;

tg б - тангенс угла потерь материала пластины.

При указанном выполнении датчика его чувствительность определяется толщиной пластины и относительной долей мощности электромагнитного поля, поглощенного пластиной.. Последняя составляет для значения толщин d/A 0,005 - 0,05 величину 10,3 - 31,8%, что соответствует доле мощности , поглощенной в известных конструкциях датчиков. Таким образом, предлагаемый датчик по чувствительности не уступает известным и прототипу.

В качестве термоиндикаторного слоя используется слой из холестерических жидких кристаллов, который равномерно наносится на полиэтиленовую пластину (толщина слоя 10-15 мкм). Защитный слой выполняется из лавсановой или триацетатной пленки толщиной 0,05 - 0,1 мм. Размеры датчика для длины волны 20,- 30 см составляют А х В 37,5 х 4,7 мм, толщина пластины равна 1,5 мм. В качестве материала пластины могут быть использованы материалы 107.31107.42, отличающиеся процентным содержанием входящего в их состав

5

0

5

10

поглощающего материала, например ацетиленовой сажи, и, следовательно, значением tgd . Выбор конкретного материала производится в зависимости от длины волны измеряемого поля.

Предлагаемый датчик характеризуется более высокой технологичностью по сравнению с известными датчиками. Для изготовления последних требуются следующие операции: изготовление пластины подложки вырезанием из листового материала при помощи алмазных фрез и обработка поверхности (подготовка для вакуумного осаждения), а также собственно вакуумное распыление. При изготовлении предлагаемого датчика эти операции заменяются вырезанием (вырубанием) пластин из листо0

5

вого материала, механическая обработка которого не представляет трудностей. Формула изобретения Датчик интенсивности электромагнитного поля, включающий подложку с нанесенным на нее слоем материала, обладающего свойством зависимости длины волны рассеянного света от температуры , и защитный слой, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления датчика, подложка выполнена в виде пластины из электропроводящего полиэтилена, толщиной 0,05 з гДе о - длина волны измеряемого электромагнитного поля; Ј - диэлектрическая проницаемость материала пластины; д-угол диэлектрических потерь материала пластины.