1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" (АО "РНИИ "Электронстандарт")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 303 "Электронная компонентная база, материалы и оборудование"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 мая 2024 г. N 576-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на поликристаллические ферриты сверхвысокочастотного диапазона (СВЧ) и изделия из них и устанавливает метод измерения ширины кривой ферримагнитного резонанса (ФМР):

- от 0,5·10³ до 40·10³ А/м - в диапазоне частот (3000 +/- 100) МГц;

- от 0,8·10³ до 80·10³ А/м - в диапазоне частот (9500 +/- 500) МГц;

- от 8·10³ до 320·10³ А/м - в диапазоне частот (30000 +/- 1000) МГц и эффективного коэффициента Ланде от 1,5 до 3.

В технических условиях (ТУ) на конкретные типы изделий из ферритов допускается устанавливать частоту и методы измерения ширины кривой ФМР, отличающиеся от указанных в настоящем стандарте, если эти методы аттестованы и обеспечивают значения показателей точности измерения не хуже установленных настоящим стандартом.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2789 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 8711 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам

ГОСТ 10007 Фторопласт-4. Технические условия

ГОСТ 11036 Сталь сортовая электротехническая нелегированная. Технические условия

ГОСТ 12172 Клеи фенолополивинилацетальные. Технические условия

ГОСТ 19693 Материалы магнитные. Термины и определения

ГОСТ 20282 Полистирол общего назначения. Технические условия

ГОСТ 20900 Трубы волноводные медные и латунные прямоугольные. Технические условия

ГОСТ 22261 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ Р 55878 Спирт этиловый технический гидролизный ректификованный. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19693.

4.1 Ширину кривой ФМР и эффективный коэффициент Ланде измеряют резонаторным методом, основанным на теории возмущения резонатора измеряемым образцом (далее - образец).

4.2 Ширину кривой ФМР и эффективный коэффициент Ланде следует измерять в следующих климатических условиях, если другие условия не установлены в ТУ на конкретные изделия из ферритов:

- температура окружающего воздуха - от 18 °C до 28 °C;

- относительная влажность воздуха - от 45% до 80%;

- атмосферное давление - от 86 до 106 кПа (от 645 до 795 мм рт. ст.).

При температуре выше 30 °C относительная влажность не должна быть более 70%.

4.3 Ширину кривой ФМР и эффективный коэффициент Ланде следует измерять в диапазоне частот, указанном в ТУ на конкретные изделия из ферритов.

4.4 Время измерения не должно превышать 5 мин.

5.1 Измерение ширины кривой ФМР и эффективного коэффициента Ланде следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на рисунке 1.

5.2 Генератор СВЧ должен иметь выходную мощность не менее 3 мВт. Нестабильность частоты генератора СВЧ за 15 мин работы не должна быть более 1·10^-4. Нестабильность уровня выходной мощности за 15 мин работы не должна быть более 0,15 дБ.

5.3 Направленный ответвитель должен иметь переходное ослабление не более 15 дБ и направленность не менее 20 дБ.

5.4 Развязывающими устройствами должны быть ферритовые вентили и циркуляторы.

Развязки развязывающих устройств 1, 2, 3 должны быть не менее 20 дБ, развязывающего устройства 4 - не менее 30 дБ.

Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) развязывающих устройств 1, 2 должен быть не более 1,2; КСВН развязывающего устройства 3 со стороны выхода - не более 1,05; КСВН развязывающего устройства 4 со стороны входа - не более 1,05. Со входа развязывающего устройства 3 и выхода развязывающего устройства 4 КСВН должен быть не более 1,2.

Если КСВН развязывающих устройств превышает указанные значения, то необходимо провести их согласование с помощью трансформаторов сопротивлений или других согласующих устройств до значений, указанных выше.

Допускается последовательное включение двух вентилей или циркуляторов.

5.5 Переменный аттенюатор должен обеспечивать плавное изменение ослабления мощности СВЧ от 1 до 20 дБ.

КСВН аттенюатора должен быть не более 1,2.

5.6 Поляризационный аттенюатор должен обеспечивать плавное изменение ослабления мощности СВЧ не менее чем на 20 дБ с погрешностью, находящейся в пределах +/- 0,11 дБ.

5.7 Конструкция измерительного резонатора должна соответствовать приведенной на рисунке 2.

Измерительный резонатор должен быть проходного типа с колебаниями типа , изготовленный из медной или латунной волноводной трубы прямоугольного сечения по ГОСТ 20900.

Добротность измерительного резонатора должна быть не менее 2000.

Диэлектрический подстроечный стержень должен быть изготовлен из диэлектрика любой марки, имеющего тангенс угла диэлектрических потерь не более 1·10^-4.

Держатель образца должен быть изготовлен в форме пробирки из фторопласта-4 марки П по ГОСТ 10007 или в форме стержня из полистирола ПСМ (ПС МД) по ГОСТ 20282 или фторопласта-4 марки П.

Образец должен приклеиваться к торцу стержня клеем БФ-4 ГОСТ 12172. Образец следует устанавливать в центре резонатора с отклонением не более , где - размер широкой стенки резонатора.

5.8 Детекторная секция должна иметь чувствительность не менее 1 мВ/мкВт и КСВН - не более 2,0.

Допуски на размеры должны соответствовать установленным в эксплуатационной документации на измерительную установку.

5.9 Индикатором должен быть микроамперметр постоянного тока класса точности не ниже 1,0 по ГОСТ 8711 с пределами измерения от 0 до 10 мкА или цифровой вольтметр постоянного напряжения класса точности не ниже 0,1 с младшим разрядом "сотни мкВ". Допускается применение других индикаторов класса точности не ниже 1,0.

5.10 Погрешность частотомера не должна выходить за пределы +/- 0,1%.

5.11 Направленный ответвитель и частотомер могут быть исключены из схемы, приведенной на рисунке 1, если генератор СВЧ обеспечивает установку частоты и ее контроль с погрешностью, находящейся в пределах +/- 0,1%.

5.12 Электромагнит должен состоять из магнитопровода, изготовленного из стали 10895 или 20895 по ГОСТ 11036, и двух катушек, расположенных на полюсных наконечниках.

Резонатор следует устанавливать в зазоре магнитопроводов таким образом, чтобы направление магнитного поля было перпендикулярно широкой стенке резонатора.

Для получения достаточно малой неоднородности магнитного поля отношение диаметра полюса к длине зазора должно быть не менее трех.

Напряженность магнитного поля в зазоре электромагнита должна плавно регулироваться в пределах: от 30·10³ до 150·10³ А/м в диапазоне частот (3000 +/- 100) МГц; от 150·10³ до 350·10³ А/м в диапазоне частот (9500 +/- 500) МГц; от 500·10³ до 1200·10³ А/м в диапазоне частот (30000 +/- 1000) МГц.

5.13 Стабилизатор постоянного тока, питающий катушки электромагнита, должен обеспечивать напряженность магнитного поля в соответствии с 5.12.

Нестабильность тока стабилизатора в течение 10 мин работы не должна выходить за пределы +/- 10⁴.

5.14 Измеритель магнитной индукции должен обеспечивать измерение магнитной индукции постоянных магнитных полей и приращение магнитной индукции в диапазоне не более 2000 мТл.

Погрешность измерения магнитной индукции, %, не должна выходить за пределы

где B_n - верхняя граница диапазона, на котором проводят измерение магнитной индукции, мТл;

B - измеренное значение магнитной индукции, мТл.

Погрешность измерения приращений магнитной индукции, %, не должна выходить за пределы

где - измеренное значение приращения магнитной индукции, мТл.

6.1 Образцы должны иметь форму сферы. Диаметр образца сфер d, мм, должен удовлетворять следующему условию:

где V_р - объем резонатора по 5.7, мм³;

- ширина кривой ФМР, А/м;

H_р - напряженность магнитного поля при ФМР, А/м;

M_s - намагниченность насыщения образца, А/м.

При этом, чтобы обеспечить достаточно малое возмущение резонатора, ослабление, вносимое образцом, должно удовлетворять следующему условию:

где - начальное ослабление поляризационного аттенюатора, дБ;

- ослабление поляризационного аттенюатора при ФМР, дБ;

Q₀ - добротность измерительного резонатора.

Если условие (2) не соблюдается, то диаметр образца должен быть уменьшен.

Шероховатость поверхности не более 2 мкм по ГОСТ 2789.

Конкретные размеры образцов, допускаемые отклонения от размера и шероховатость поверхности должны соответствовать установленным в ТУ на конкретные изделия из ферритов.

6.2 Относительное отклонение от круглости образца в форме сферы не должно выходить за пределы +/- 5%. Относительное отклонение от круглости , %, определяют по формуле

где D_max, D_min - максимальное и минимальное значения диаметров образца, мм.

6.3 Погрешность измерения размеров образцов не должна выходить за пределы +/- 4 мкм.

6.4 Контроль отклонения от круглости и изотропности образца можно осуществлять при измерении ширины кривой ФМР путем вращения образца вокруг оси держателя.

7.1 Все приборы и элементы, приведенные на рисунке 1, применяют в соответствии с их эксплуатационной документацией.

7.2 Образцы и держатель образца перед измерением протирают этиловым спиртом по ГОСТ Р 55878 и просушивают в течение 10 мин.

7.3 Держатель образца помещают в резонатор, на генераторе СВЧ устанавливают режим непрерывной генерации. На поляризационном аттенюаторе устанавливают ослабление , равное 20 дБ.

7.4 Изменяя частоту генератора СВЧ и регулируя диэлектрический подстроечный стержень измерительного резонатора, устанавливают максимальное значение сигнала по прибору индикаторного блока. С помощью поглощающего аттенюатора устанавливают значение сигнала, равное 100 делениям.

8.1 В держатель устанавливают образец, подготовленный для измерения по 7.2.

8.2 Регулируя ток в электромагните, по минимальному показанию прибора индикаторного блока устанавливают напряженность постоянного магнитного поля, равную резонансной.

8.3 С помощью поляризационного аттенюатора повторно устанавливают показание по шкале прибора индикаторного блока, равное 100 делениям.

8.4 По шкале поляризационного аттенюатора отсчитывают ослабление при резонансе .

8.5 Образец извлекают из держателя. В зазоре электромагнита плавной регулировкой устанавливают минимальное значение напряженности постоянного магнитного поля.

8.6 На поляризационном аттенюаторе устанавливают начальное ослабление , равное:

- 5 дБ, если ;

- 10 дБ, если ;

- 15 дБ, если ;

- 20 дБ, если .

8.7 Повторяют операции, указанные в 7.4, 8.1 - 8.3.

8.8 По шкале поляризационного аттенюатора отсчитывают ослабление при резонансе .

8.9 По измерителю магнитной индукции определяют напряженность магнитного поля при резонансе H_р.

8.10 Ослабление, вносимое поляризационным аттенюатором, , дБ, соответствующее половине резонансного поглощения, определяют по формуле

где - начальное ослабление по 8.6, дБ;

- ослабление при резонансе по 8.8, дБ.

8.11 По шкале поляризационного аттенюатора устанавливают ослабление, равное .

8.12 Уменьшают напряженность постоянного магнитного поля электромагнита до получения на приборе индикаторного блока показаний, равных 100 делениям. По измерителю магнитной индукции отсчитывают напряженность магнитного поля H₁.

8.13 Увеличивают напряженность постоянного магнитного поля электромагнита до получения на приборе индикаторного блока показаний, равных 100 делениям на другой ветви резонансной кривой. По измерителю магнитной индукции отсчитывают напряженность магнитного поля H₂.

8.14 По частотомеру отсчитывают частоту f₀.

9.1 Ширину кривой ФМР , А/м, определяют по формуле

где H₁, H₂ - напряженность магнитного поля по 8.12 и 8.13 соответственно, А/м.

9.2 Эффективный коэффициент Ланде g_эф определяют по формуле

где f₀ - частота по 8.14, МГц;

H_р - напряженность магнитного поля при резонансе по 8.9, А/м;

- коэффициент эффективного гиромагнитного отношения, равный .

10.1 Погрешность измерения ширины кривой ФМР с установленной вероятностью 0,95 находится в интервале:

- - в диапазоне частот (3000 +/- 100) МГц;

- - в диапазоне частот (9500 +/- 500) МГц;

- - в диапазоне частот (30000 +/- 1000) МГц,

где - ширина кривой ФМР, А/м.

10.2 Погрешность измерения эффективного коэффициента Ланде, %, с установленной вероятностью 0,95 находится в интервале .

10.3 Расчет погрешности измерения ширины кривой ФМР и эффективного коэффициента Ланде приведен в приложении А.

11.1 Установка для измерения ширины кривой ФМР должна соответствовать требованиям безопасности, установленным ГОСТ 22261.

11.2 При проведении измерений на установке для измерения ширины кривой ФМР и эффективного коэффициента Ланде необходимо соблюдать указания мер безопасности, установленные эксплуатационной документацией на применяемые приборы и действующей на предприятии документацией по охране труда и технике безопасности.

А.1 Погрешность измерения ширины кривой ФМР , %, вычисляют по формуле

где 2 - 0,95-я квантиль нормированной нормальной функции распределения;

A₁, A₂ - коэффициенты влияния частных погрешностей на значение погрешности . Значения A₁, A₂ определяют по графику на рисунке А.1.

- среднее квадратическое отклонение погрешности за счет нестабильности мощности генератора, %, вычисляемое по формуле

где - нестабильность уровня выходной мощности генератора СВЧ за нормированное время t₂ в соответствии с 5.2, дБ;

t₁ - время одного измерения, мин;

3 - 0,997-я квантиль нормированной нормальной функции распределения;

- среднее квадратическое отклонение погрешности за счет неточности отсчета ослабления по шкале поляризационного аттенюатора, %, вычисляемое по формуле

где - цена деления шкалы поляризационного аттенюатора в интервале от 10 до 20 дБ;

- 0,997-я квантиль нормированной равномерной функции распределения;

- среднее квадратическое отклонение погрешности за счет неточности установки на приборе индикаторного блока уровня сигнала, соответствующего 100 делениям прибора, %, вычисляемое по формуле

где - класс точности прибора индикаторного блока по ГОСТ 8711;

- максимальное значение погрешности за счет рассогласования при напряженности постоянного магнитного поля, равной H₁ или H₂ по 8.12, 8.13, %, вычисляемое по формуле

где Г₂ - модуль коэффициента отражения измерительного резонатора с образцом на половинном уровне; значение Г₂ определяют по графику на рисунке А.2.

Г₃, Г₄ - модули коэффициентов отражения развязывающих устройств 3 и 4;

- погрешность установки шкалы поляризационного аттенюатора на уровне по 8.11, дБ, вычисляемая по формуле

где - погрешность установки шкалы поляризационного аттенюатора на уровне по 8.11, дБ, вычисляемая по формуле

- погрешность установки шкалы поляризационного аттенюатора на уровне по 8.6, %, вычисляемая по формуле

где - погрешность установки шкалы поляризационного аттенюатора на уровне по 8.6, дБ, вычисляемая по формуле

- максимальное значение погрешности за счет рассогласования при напряженности постоянного магнитного поля, равной H_р, %, вычисляемое по формуле

где Г₁ - модуль коэффициента отражения измерительного резонатора с образцом при резонансе, значение Г₁ определяют по графику на рисунке А.2;

- погрешность установки шкалы поляризационного аттенюатора на уровне по 8.8, %, вычисляемая по формуле

где - погрешность установки шкалы поляризационного аттенюатора на уровне по 8.8, дБ, вычисляемая по формуле

- относительная погрешность измерения приращения напряженности магнитного поля при помощи измерителя магнитной индукции, %, вычисляемая по формуле

где - ширина кривой ФМР, А/м;

H_п - наибольшее значение напряженности магнитного поля, измеряемое на соответствующем поддиапазоне измерителя магнитной индукции, А/м.

А.2 Погрешность измерения эффективного коэффициента Ланде , %, вычисляемая по формуле

где - погрешность установки магнитного поля H_р, %, вычисляемая по формуле

где H_р - напряженность магнитного поля при резонансе по 8.9, А/м;

- погрешность измерения напряженности магнитного поля при помощи измерителя магнитной индукции, %, вычисляемая по формуле