湿土微波介电性质的实验研究

本文通过实验分析表明,在微波波段为分米波和厘米波时,湿土的微波介电常数随容积和湿度变化而出现一个临界变化,在毫米波段这个临界变化消失。束缚水和游离水有着各自的微波介电豫驰。根据土壤颗粒、空气、束缚水和游离水四成分的土壤模型,本文建立了一种半径验直线式介电模型,为在微波频率范围内有效计算湿土微波介电常数提供了便利的方法。     

改进的谐振腔微扰法测定电介质X波段介电常数

针对谐振腔微扰法对电介质材料介电性能进行测量时,要求测试过程满足微扰条件,即待测样品的介电常数或体积较小的情况,研究了谐振腔微扰法测试微波材料的原理,通过改变待测样品的体积及标定修正对应的微扰计算公式,使其满足对高介电常数材料的测量.对电介质块材与薄膜样品进行了测量,结果显示,谐振频率偏移小于100MHz,标定的计算公式精度较高.改进后的测量方法可以增大谐振腔微扰法的测量范围,适用于高介电常数陶瓷块材与薄膜的介电常数、介电损耗的微波频率测量.     

2.45 GHz不同条件对冰复介电常数测量影响的实验研究

用谐振腔微扰法在微波频率2.45 GHz下对冰的复介电常数的进行了测量,着重研究了不同浓度的杂质金属离子（Na+, K+ ,Ca2+）和不同平均输出功率微波加热二次去离子水至沸腾后结成冰的复介电常数的影响.测量结果表明,冰的复介电常数的实部与杂质离子浓度成线性关系,而虚部则成非线性关系,并且不同平均输出功率的微波加热后的冰的复介电常数实部不同.     

铷原子频标中复杂微波腔HE111模谐振特性的分析

用模匹配法分析铷原子频标中微波腔加载复杂结构介质的谐振特性.通过导出HE111模的本征方程,计算不同结构参数对应的谐振频率,并与CST仿真结果进行对照.该计算结果与CST仿真结果完全吻合.结果表明,玻璃泡的外径的变化,玻璃泡内填充介质相对介电常数的改变以及玻璃腔泡的移动对该介质加载微波腔的谐振频率的改变具有一定作用.     

带线法的测试范围和误差分析

介绍了在微波频率下用带线法测复介电常数和复磁导率的测试原理．对测试范围和测试误差进行了讨论．适当地选择样品长度,复介电常数εｒ和复磁导率μｒ的测量误差可在±５％以内．测试范围与测试参数值的配合有关．该方法适合微波吸收材料和一般非低损耗材料的测量     

微波相移法测量煤炭水分的模型

为了实现微波法测量煤炭水分,从理论上推导了微波经过物料后的相移与煤炭介电常数和质量厚度等参数的关系,建立了微波相移法测量煤炭水分的数学模型,通过测量煤炭的相移和质量厚度来计算煤炭水分。根据模型搭建实验平台进行了一系列的实验,得到微波相移法测量煤炭水分的标定曲线。对比微波法测量出的水分与烘干法测量的水分,两者差值的标准偏差小于1%,研究结果表明,该方法可以实际应用于煤炭水分检测。     

粗糙地、海面色散特性研究

由于在研究粗糙地海面的超宽带特性时,需记及介电常数随频率变化而变化的特点.因此,有必要研究粗糙地海面中随机介质的介电常数随频率变化的色散特性.通过自由水和结合水色散特性的数值比较,提出了一种包含结合水的新土壤介电常数模型,研究了新旧模型随频率变化的特性,结果表明新的土壤模型比Dobson模型更合理地表征了土壤的介电常数.同时,针对海水的色散特性,通过单、双Debye模型的数值对比,提出了修正的Meissner模型,研究了海水在不同温度下的色散特性,分析了不同温度下的松弛频率,结果表明第2个松弛频率的引入显著拓展了Debye模型的有效范围,从而证明了新模型的有效性.     

微波在石窟岩体水分可视化探查的研究与应用

水-岩作用是岩体劣化的主要因素之一,水分探查是研究其水-岩作用的基础。利用微波在不同介质中传播速度的差异性探查石窟岩体水分来源、水分分布及水分的时空运移特征。结果表明:微波测湿技术可有效探查浅表层石窟岩体的水分来源和水分的空间分布特征;在长期监测条件下,可测试不同深度岩体水分变化的时空特征,同时能够可视化展示石窟岩体水分对环境因子的响应特征。微波技术为石窟岩体水分探查提供新的思路,具有便捷可靠、无损检测、可视化探查等优点。     

不同变质程度煤介电常数特性

为了研究煤的介电常数随变质程度与测试频率之间的关系,通过Concept 80宽带介电谱测试系统测试在0.1～1.0 GHz频段范围内褐煤、长焰煤、气煤、贫瘦煤和无烟煤的介电常数。结果表明:不同变质程度煤的介电常数随测试频率的增加先减小后增加,测试频率在0.3 GHz左右时介电常数值最小,在1.0 GHz附近介电常数值最大;同一测试频率下,贫瘦煤的介电常数最大,依次为褐煤、气煤、长焰煤,无烟煤的介电常数最小。此外,通过5E-MAG6700全自动工业分析仪来研究煤介电常数随变质程度的内在因素,可以发现,煤的水分含量、含碳量和灰分含量对其介电常数有一定的影响,但不是决定因素,以上结论对于超宽带电磁波在煤层中传播的实验频段选择和对井下被困人员超宽带雷达生命信息钻孔探测具有一定指导意义。     

采用谐振腔微扰法的NiZn铁氧体介电常数测量

谐振腔微扰法广泛用于材料微波介电性能的测量,它与常规的测量方法相比,具有样品尺寸小、计算公式简单的优点,在近似计算频率、谐振腔品质因数、材料的介电常数等方面具有较高的应用价值.采用谐振腔微扰法,测量不同配方NiZn铁氧体在微波频段的复介电常数,计算得到介电常数的虚部ε″和实部ε',进而分析Ni和Zn的含量对NiZn铁氧体材料介电常数的影响.     

石墨烯2种电导率模型的比较与分析

基于2种不同的描述石墨烯电导率的公式(Kubo公式和Drude公式),对于微波波段石墨烯的电导率、介电常数及折射率进行了计算,并将得到的结果进行比较与分析.结果表明,2种微波波段公式得到的石墨烯电导率相差无几,介电常数虚部完全相同,但实部有着明显的差异.Kubo公式计算出来的介电常数实部随着频率的增加趋近于Drude公...     

一种斜孔脊波导的介电常数测量装置

为准确测量腐蚀性液体的复介电常数并扩展微波能的工业应用，本文提出了一种基于传输/反射法的非接触式斜孔脊波导介电常数测量装置。在2.45 GHz频率和室温条件下测量了甲醇和乙醇及其混合溶液的散射参数，采用人工神经网络算法，以散射参数为输入，反演得到相应溶液的介电常数。测量结果与文献一致，验证了测量的准确性。待测物以试管为容器，避免了液体对测量装置的腐蚀。该系统还可测量固体及固体粉末的常温和高温介电特性，在微波能的工业应用中具有良好的前景。     

新型微波智能水分测定仪的研究

利用微波衰减原理以及水分对微波衰减大的特点来测量物体中的水分含量。解决了微波的温度效应以及粉末状的物体由于其密度的不同，在测量中引起的测量误差问题，使得微波测水实用，可靠。     

一种双频基片集成波导介电常数测试系统

为了同时测量不同频率下的复介电常数,设计了一种基于基片集成波导结构可工作于S和C波段的双频介电常数测量系统,在2.45和5.85 GHz附近可同时测量待测物的复介电常数。该测试系统的传感器包含2个按对角线级联的正方形谐振腔、2条测试缝隙以及一段微带馈电耦合结构。2条缝隙的工作波段相互独立,待测物接触传感器表面的2条缝隙影响系统的谐振频率和品质因数,基于人工神经网络的反演获得待测物复介电常数。仿真数据作为训练人工神经网络的样本,验证阶段,使用不同浓度的乙醇与水混合溶液检验传感器准确性,与理论值相比,在2.45 GHz时介电常数实部和虚部的测试结果最大相对误差为1.98%和1.28%,5.85 GHz时分别为2.15%和2.68%,该传感器具有较高的精度及双频测量特性。     

基于微带谐振法的介电常数无损伤测量

为了能够简便且无损伤地测量介质的介电常数,介绍了一种基于微带谐振法的介电常数无损伤测量方法,测量装置采用四分之一波长型阶跃阻抗谐振器(stepped impedance resonator,SIR)以及背面缝隙耦合的馈电结构,使得测量装置不仅尺寸小巧而且易于贴近待测介质表面进行非破坏性测量.待测介质的介电常数由待测介质的厚度和测量前后谐振频率的变化决定,三者的函数关系式由三维电磁仿真以及三维数据拟合获得.此外,设计并制作了一款谐振频率在2 GHz频段的实物装置,实测了6种样品的介电常数,测量结果与安捷伦E4991A测试仪的测量值进行比较.根据实测比对,该测量装置的相对测量精度在±6％.最后,仿真研究了接触面缝隙带来的测量误差,并给出了相应的参考曲线.     

圆柱型谐振腔最大电磁能量耦合方法

利用微波谐振腔的谐振频率随腔内介质不同而变化这一特性可以实现液体、气体介电常数的精确测量,其中微波谐振腔与外波导的能量耦合程度将直接影响整个测试系统的性能和精度.根据电磁波在波导中的传播特性建立微波谐振腔的耦合模型.通过对谐振腔的耦合孔和波导耦合面电磁能量的仿真与分析,选择最佳匹配连接方式,使谐振腔有最大的电磁能量输出.仿真实验证明,连接波导中心与谐振腔耦合孔中心重合处不是电磁能量最大耦合位置,只有连接波导中心偏离谐振器耦合孔中心一定位置才能得到电磁能量的最大耦合.     

绝缘纸板干燥过程微水分在线检测

本文介绍一种绝缘纸板微水分检测系统,该系统通过检测绝缘纸板在干燥过程中的介电常数变化获得绝缘纸板水分含量,系统灵敏度高,便于安装和检测信号的长距离传送。     

测量物质介电常数的新微波方法

本文介绍了一种新的测量物质介电常数的微波方法。它采用终端开口波导与待测物质表面直接接触进行测量,然后对测得的结果进行曲线拟合计算,得到精确数值。给出了在f=3.975GHz时,计算物质相对介电常数ε′_r的曲线拟合系数。     

闭腔谐振法测试微波介质陶瓷介电参数

研究用闭腔谐振法测量微波介质陶瓷介电参数的方法，采用TEols模，开波导法研究了闭腔谐振器的谐振频率和导体的表面损耗，并由此计算了材料的微波介电常数、微波介电损耗，研究了谐振频率、介电损耗随体系结构参数的变化．研究证明开波导法的采用和此计算模型对体系谐振频率的计算误差小于5％．低损耗介质基片的采用不但可降低体系的谐振频率，还可有效提高金属板的品质因子，减小测量误差．     

微波辅助萃取的微波吸收系数与吸收功率密度

微波吸收系数和吸收功率密度是反映微波辅助萃取效率的两个重要参量,前者代表了溶液对微波能的整体吸收比率,后者代表了溶液中某一点处微波能转化为热能的强度.文中根据微波在介质中的传播规律,导出了微波吸收系数与溶液复介电常数间的关系式;并以微波与物质相互作用的基本原理为基础,导出了微波吸收功率密度与物质复介电常数以及空间位置间的量化关系式.所得结论可为微波辅助萃取中溶剂的选择以及特定溶剂中微波频率的选择提供理论参考.