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文檔簡介
1、隨著現(xiàn)今科技的發(fā)展,液體材料的應(yīng)用越來越頻繁,液體材料的介電常數(shù)的測量越來越重要。
對液體復(fù)介電常數(shù)的測量需要擴展到微波頻率上,在微波頻率中,參數(shù)變?yōu)榉植紖?shù)。傳輸線理論是微波電路的基礎(chǔ),它將傳統(tǒng)的電磁場電磁波理論與微波電路理論聯(lián)系到了一起,分布參數(shù)需用微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來進行分析。
對于液體介電常數(shù)測量本文選取了同軸探針法和自由空間法兩種方法進行了分析。同軸探針法無需制作測試樣品,直接將探針插入待測液體中,通過建立液體介
2、電常數(shù)與終端反射系數(shù)之間關(guān)系的模型,來對液體介電常數(shù)進行反演,反演過程中,通常用去離子化的水作為標準液體來進行校準。自由空間法可以用于戶外和實地的測量,其測量的理論基礎(chǔ)是菲涅耳反射定律。自由空間法根據(jù)其測量信號的不同,分為自由空間反射法和自由空間透射法。其系統(tǒng)由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、喇叭天線組成。通過發(fā)射喇叭天線發(fā)射信號,接收喇叭天線接收反射或折射信號,根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所測得的S參數(shù)來反演計算液體的介電常數(shù)。
現(xiàn)在大型公共場所的液
3、體安全檢測發(fā)展并不完善,在各種測量方法中微波法是發(fā)展?jié)摿Ρ容^大的方法。由于液體材料的介電常數(shù)與其危險性存在一定的關(guān)系。因此可以用測量液體介電常數(shù)的方法來對待測液體進行辨別。液體安全檢查系統(tǒng)的構(gòu)建可以參照自由空間法來進行設(shè)計。而影響液體介電常數(shù)測量的因素也是影響液體安全檢查測量準確度的因素,在設(shè)計系統(tǒng)時需要考慮這些因素。測量頻率的選擇決定了喇叭天線的選擇,測量溫度的考慮決定系統(tǒng)中需要存在測量溫度模塊,而容器表面粗糙度影響了系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)的
4、穩(wěn)定性,待測液體極性的不同直接影響系統(tǒng)的分辨能力。由于散射的存在,待測容器表面粗糙度對自由空間反射法的影響遠大于自由空間透射法。自由空間反射法易于分辨中低極性液體與高極性液體,但對高極性液體之間分辨能力不強。自由空間透射法易于分辨中高極性的液體,低極性液體由于相位參數(shù)的不同也能與高極性液體分開,而由于水類的液體是最常見的安全品,是高極性液體,是最需要重點分辨的液體。因此系統(tǒng)選擇自由空間透射法作為主要的分辨方法。最終的系統(tǒng)設(shè)計由信號采集模
5、塊、微波產(chǎn)生模塊、信號處理模塊組成。信號采集模塊包括收發(fā)喇叭天線以及測溫探頭,采集待測液體的透射信號和溫度信號,微波產(chǎn)生模塊輸出指定頻率和功率的電微波,并接收信號采集模塊采集的透射信號發(fā)往信號處理模塊,信號處理模塊包括對接收信號的處理以及辨別結(jié)果的顯示。
由于將球面波近似成平面波,而且將待測容器的曲面近似成平面來進行計算因此系統(tǒng)不可避免的出現(xiàn)測量誤差,同時系統(tǒng)對容器材質(zhì)厚度,光滑度的要求也限制了系統(tǒng)的分辨能力。因此需要方向性更
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