基于谐振微扰技术的PAM溶液浓度测量方法

提出一种基于谐振微扰技术的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PAM）溶液浓度的测量方法.通过高频结构模型的建立与仿真分析，设计工作频率为7 GHz的TE₀₁₁模圆柱形谐振腔，在传统微扰理论的基础上考虑材料微扰技术中介质的介电常数变化相对较大时计算值的偏差，并结合形状微扰技术分析电导率对谐振腔谐振频率的影响.结合理论推导与仿真数据获得了修正参数，建立了适用于高损耗溶液介质的微扰数学模型.配制浓度梯度为25 mg·L^-1、浓度范围为100～300 mg·L^-1的九组PAM溶液，通过矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer,VNA）进行实验验证.实验结果表明，谐振腔谐振频率与溶液浓度的对应关系与理论计算一致，浓度测量的总体相对误差低于4.1%，平均测量误差为2.62%.     

非完全填充谐振腔微扰法测量介电常数实部的改进研究

基于有限元的数值计算方法对高介电常数介质加载的谐振腔作了数值仿真,发现谐振频率与介质插入深度基本呈线性关系.通过引入一个补偿因子对介质的插入深度进行补偿,提高了传统谐振腔微扰法在介质不完全填充时测量介电常数的精度,介质插入深度大于腔体深度的27%时,介电常数实部误差小于3%.     

铷原子频标中微波腔HE_(111)模的谐振特性

采用模匹配法对铷原子频标中圆柱谐振腔HE_(111)模的谐振特性进行了理论分析。通过计算几种填充复杂结构介质的圆柱谐振腔的TE_(011)模的谐振频率,并与仿真结果相对照,验证了该方法的正确性。在此基础上,对腔泡位置、长度对HE_(111)模的谐振频率的影响进行了分析。其结论对于原子频标中谐振腔的设计及介质加载谐振腔理论的完善具有一定的理论指导价值。     

微波耿氏边际振荡器在测量介质介电常数等的应用

本文讨论了ESR波谱仪中耿氏边际振荡器的工作原理和在测量介质介电常数方面的应用。还讨论了插入振荡器腔体介质所产生频偏值的近似计算方法,用的矩形腔体工作于H_(106)、H_(107)、H_(108)等高次模式时,用腔体微扰法得到的计算值与实验值基本相符,相对偏差一般不超过10％。实验值的不重复性误差是在所用波长计的精度(±1MH_Z)之内。实验表明,由于此种振荡器能自动调谐,用它来测量介质介电常数时将特别方便。     

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.     

微波谐振腔检测混纺比的方法探讨

本文介绍运用微波谐振腔介质微扰原理测量高聚物材料介电性质的方法,阐述纤维介质微扰所呈现的规律,着重探讨了测量混纺纱线混纺比的途径。认为功率微扰效应可以较好地表示纤维介质体积和介电常数的大小。它同这两个参数的乘积的平方成正比例。文中列出几种不同粗细纱线试样的微扰效应实测结果,并对几个系列的混并纱条和混纺纱线的微扰效应与混配比例的关系作了讨论。     

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.     

波导——介质表面波谐振腔

波导——介质表面波谐振腔是一种表面波谐振腔,它具有较高Q、良好透光、体积小和电磁场能量分布非常集中等特点。本文对这种谐振腔的各种振荡模式的场结构、电的和磁的场能量分布进行了理论分析,作出了一套设计曲线。实验表明应用石英作为介质这类型的谐振腔Q值可以达到2000～6000。将Q值为2300左右的H_(101)~?型腔,作为高频小调场顺磁共振波谱仪的样品腔,波谱仪的灵敏度可提高几倍。     

基于改进介质微扰法的水膜厚度测量理论研究

为了解决圆柱腔内壁水膜厚度的测量问题,对水膜厚度测量公式进行校正,分析了交变电场下电介质内的极化过程,推导了交变电场作用下电介质内电场的表达式.由于在交变电场作用下,谐振腔内壁水膜内的电场会发生变化,用准静态法近似介质微扰公式不再适用,基于推导的交变电场作用下电介质内的电场方程,对谐振腔介质微扰公式进行了改进.利用HFSS软件分别仿真分析了同轴腔和圆柱腔在不同频率、不同介质下微扰前后介质内电场大小的变化,将仿真数据和理论计算数据进行对比,证明了交变电场作用下电介质内电场方程的正确性.基于改进后的介质微扰公式,建立了圆柱腔内壁水膜厚度和谐振频偏之间的关系模型,将仿真数据与介质微扰公式改进前后理论数据进行对比分析,结果表明:在同一水膜厚度下,使用改进后微扰公式得到谐振频率较实际仿真数据更加吻合,谐振频率的理论与仿真误差至少提高了35.7%.     

用谐振腔微扰法测量太阳能电池片的介电常数和介电损耗角正切

实验利用近代物理微波技术实验仪器,采用谐振腔微扰法,测量太阳能电池片放入谐振腔前后的频率,应用电磁场理论,能计算得到介电常数的虚部ε″和ε′实部,进而求出太阳能电池片的介电常数ε=ε′-iε″和介电损耗角正切tgδε。     

纳米磁性膜微波电磁参量谐振腔法测量分析

基于谐振腔微扰法测量薄膜复电磁参数的基本原理,使用微波网络分析仪和谐振腔,利用虚拟仪器技术,开发了薄膜电磁参数自动测量系统．利用测试系统对FeCo基纳米膜进行了测试,分析了散射参数、信号源频率与Q值、样品超薄特性、热环境和实验操作等因素对测量结果产生的影响,并由此提出了改进谐振腔法的实验方案．提高了测量的精度,复磁导率测试误差低于6％,复介电常数测试误差低于4％．     

介质加载谐振腔的有限元分析及其对微扰法的改进

本文用有限元法精确分析介质加载Ｈ１０ｎ矩形谐振腔电磁场分布，与均匀介质的谐振腔场分布比较，研究了场在加载介质内分布的特殊性．并利用该结果修正了谐振腔微扰法中由准静态近似带来的测量误差，同时用实验进行了验证．     

共振光隧穿微腔Q值提高研究

作为一种经典光学结构,光学谐振腔在光通信、光传感等领域得到了广泛的应用,一直是光电子学研究的热点。共振光隧穿谐振腔,源自受抑全内反射,是一种新型的光学微腔。依据Gansch公式,拟通过两种方式降低腔体的吸收(提高Q_(abs))和改变结构参数(提高Q_(str)),提高谐振腔Q值。因此,建立了共振光隧穿效应(ROTE)结构的谐振腔模型;利用传输矩阵法,仿真计算了谐振腔的反射谱谱线,并分析了其Q值变化规律。仿真结果显示:通过降低腔体吸收和调节系统参数(隧穿层厚度、入射角等),ROTE结构的谐振腔Q值总计提升了约10~5倍,可期望Q值达到10~8.相比传统的FP腔结构(Q值在10~3～10~4数量级)和当前主流的回音壁模式结构(Q值在10~7～10~8数量级),ROTE结构谐振腔的理论Q值可达到国际一流水平,同时还具有易于集成、工艺简单、稳定性高、成本低廉的优点。为高Q值ROTE结构的制备及进一步应用奠定了理论基础。     

不连续金属膜的介电性能计算

采用Bruggeman有效媒质理论、基于HFSS软件的S参数法和谐振腔微扰法对不连续金属膜的介电常数进行计算.计算结果表明,在满足长波准静态近似条件下,通过对金属的介电常数进行重整化处理,将涡流效应和局域场增强效应纳入到重整化介电常数中,可以将金属等效为均匀极化的介质,并利用有效媒质理论解析的计算出不连续金属膜的介电常数.且在不连续金属膜中,由于涡流效应的影响,不连续金属膜单元尺寸的大小将显著影响到不连续金属膜的有效介电常数.另外,Bruggeman理论在计算填充浓度小于阈值的样品时才可以获得准确结果.该文结论对研究不连续金属膜的介电性质具有积极的指导意义.     

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.     

同轴腔微扰法测量物质介电常数的研究

导出用同轴腔微扰法测量物质介电常数的近似计算公式，并在实验上测出不同介电常数及不同厚度的介质微扰腔体所产生的频偏值。计算值与实验值较好吻合，由此表明：此法简便可行，提出的近似计算方法对实际应用有指导价值。     

微波谐振腔微扰法测量植物叶片介电常数

采用微波谐振腔微扰法测量植物叶片介电常数。实验采用三种不同植物的叶片,并分早、午、晚不同时间测量。通过对数据处理与分析得出叶片介电常数与矿物质的含量与种类有关,且植物叶片在不同的时间由于生理活动的不同,其介电常数也存在差异,从而影响到植物叶片在交变电场中行为的差异。     

微波谐振腔微扰法测量植物叶片介电常数

采用微波谐振腔微扰法测量植物叶片介电常数.实验采用三种不同植物的叶片,并分早、午、晚不同时间测量.通过对数据处理与分析得出叶片介电常数与矿物质的含量与种类有关,且植物叶片在不同的时间由于生理活动的不同,其介电常数也存在差异,从而影响到植物叶片在交变电场中行为的差异.     

基于虚拟仪器技术的薄膜电磁参量测量

基于谐振腔微扰技术,利用先进的矢量网络分析仪,结合虚拟仪器技术研制了一套测量薄膜微波电磁参量的自动测量系统．该系统可以方便、快捷地测量薄膜在微波频率下的复介电常数和复磁导率．图形化编程语言LabVIEW大大缩短了系统开发时间,提高了编程效率．     

同轴腔微扰法测量物介电常数的研究

导出用λ／４同轴腔微扰法测量物质介电常数的近似计算公式。并在实验上测出不同介电常数及不同厚度的介质微扰腔体所产生的频偏值。计算值与实验值较好吻合。由此表明：此法简便可行，提出的近似计算方法对实际应用有指导价值。