一種基于矩形波導的液體介電常數(shù)測量方法研究.pdf

1、在微波化學實驗研究中，微波化學反應器是系統(tǒng)的核心部分。在使用波導型微波化學反應器的實驗研究中，多數(shù)液相化學反應都是在置于波導中心的試管或燒杯中進行。在液相微波化學反應過程中，實時得到液體的復介電常數(shù)對理解化學過程有重要的意義。 通常有很多基于波導的方法可以測量得到液體的復介電常數(shù)，例如：波導終端短路法、諧振腔微擾法、波導微擾法等。這些方法都各有優(yōu)點，但用在需要實時得到反應過程中液體的復介電常數(shù)時就有些不便，如采用諧振腔微擾法就必

2、須不斷地取樣以測量得到液體的復介電常數(shù)，而終端短路法和波導微擾法較適合固體樣品的復介電常數(shù)測量。本文基于BJ-22波導系統(tǒng)，通過測量S參數(shù)來計算液體復介電常數(shù)的方法來解決這個問題。即先測量得到S參數(shù)，然后用得到的S參數(shù)來計算液體的復介電常數(shù)。 首先，在理論上研究了盛滿液體的試管加載的波導系統(tǒng)(二維)S參數(shù)的計算，給出了三維情況下利用有限元方法求解電磁場從而獲得S參數(shù)的方法。 然后用基于有限元的數(shù)值模擬方法來研究實際波導系

3、統(tǒng)中，S參數(shù)隨入射波頻率、液體介電常數(shù)、液體柱高度等的變化規(guī)律，得到了在這些情況下，試管壁存在對S參數(shù)的影響，并討論了波導系統(tǒng)中寬邊和窄邊開口以及試管加載時傾斜角等問題對S參數(shù)的影響。在此基礎上設計實驗，可以減小這些問題引起的S參數(shù)的測量誤差。 用S參數(shù)來計算液體的復介電常數(shù)，通常有迭代法和圖解法。迭代法需要CPU時間長、內存大而且可能出現(xiàn)不收斂的情況；而圖解法需要得到幾乎每個頻率點的S參數(shù)值才能得到準確的介電常數(shù)。 本