基于微波谐振腔的管内流体温度测量方法研究

提出一种新的管内流体温度测量方法,该方法以微波谐振腔测量液体复介电常数为基础,结合Debye和Cole-Cole方程,反演得出被测液体温度值。首先简要介绍常用管内流体温度测量方法存在的不足,其次,详细介绍测量系统工作原理,以两种工作模式TM₀₁₀和TM₀₁₁为例,测量纯水展开实验。通过对比两种工作模式下的测量结果,证实了所提出方法在准确测量被测材料复介电常数的同时,可以实现快速准确的温度测量。测量结果表明,TM₀₁₀模式时Cole-Cole方程的虚部计算方式误差最小。所提方法可解决目前管内流体温度测量中开口测量安全隐患大及方案复杂等问题。     

微波介质陶瓷材料的研究进展

综述了微波介质陶瓷材料的发展现状，特性及影响因素，讨论了提高微波介质材料性能的途径，并对研究最多的三个材料体系：ＢａＯ－ＴｉＯ２体系，ＢａＯ－Ｌｎ２Ｏ３－Ｌｎ２Ｏ３－ＴｉＯ２体，Ａ（Ｂ‘１／３Ｂ’‘２／３）Ｏ３体系分别予以详细介绍，内容包括：配比，性能，应用以及今后的发展方向。     

微波等离子灯谐振腔及其材料的研究与分析

谐振腔是微波等离子灯的一个核心部件。详细分析了谐振腔（网罩）的模式及谐振腔材料的重要性,通过大量的实验对比层层深入地系统总结了目前微波等离子灯网罩的研发过程,给出理论解释的同时引出网罩最终发展方向。希望本篇文章能对微波等离子灯进一步研究具有参考意义。     

微波等离子化学气相沉积金刚石膜新型微波谐振腔设计

提出新型微波谐振腔用于化学气相沉积金刚石薄膜,腔体有效体积可以调节,采用环形介质窗口,置于沉积基台的下方,允许产生较大并且温度较高的等离子体。同轴内导体与沉积台相连接,微波从谐振腔底端传输经同轴导体耦合进入腔体。采用有限元的方法优化谐振腔的尺寸,使其能耦合进更大的微波能量,优化后,最大电场区域位于沉积台上方,并且均匀分布,在腔体内其它区域和介质窗口附近电场强度则很小,满足设计要求。采用时域有限差分法模拟了谐振腔在一定微波输入功率下产生等离子体的特性,并对设计的谐振腔进行试验研究,实验观察到的等离子体位置与模拟结果一致。     

微波介质谐振器介电参数的测量

本文讨论了微波介质谐振器介电参数测试技术。用研制的测试装置对多个介质样品进行了实测，结果表明，本文的分析与实际值是吻合的。该测试技术可对微波介质谐振器的复介电常数进行迅速、准确、可靠、宽频带、无损伤、自动化和批量检测，具有较强的实用性。     

微波烧结硬质合金辊环谐振腔设计及仿真

针对硬质合金辊环的微波烧结工艺,探讨其谐振腔的设计,通过分析腔体尺寸场对微波场分布形态及场强的影响,确定符合辊环外形特征的微波场结构及其谐振腔尺寸;应用电磁有限元仿真分析软件HFSS对腔内场结构进行仿真分析,依据仿真结果对腔体尺寸进行修正。结果表明,改进后的TE311模场圆柱腔,能实现微波烧结内径为100 mm,外径为190 mm,高度小于70 mm硬质合金辊环。     

微波等离子体化学气相沉积系统谐振腔研究

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法是目前最有发展前景的高质量金刚石薄膜沉积方法之一,但由于谐振腔中微波与等离子体之间强烈的相互作用,人们很难根据经验对谐振腔进行改进,本文利用HFSS软件对不锈钢式MPCVD的谐振腔进行了模拟,通过分析谐振腔内电场以及等离子体的分布,对谐振腔的主要参数进行了优化处理,并根据模拟结果设计出谐振腔系统,在一定条件下,沉积出了优质的金刚石膜,沉积速率可达到0.33 μm/h.     

一种同轴谐振腔微波增益均衡器设计的新方法

本文给出了用于补偿真空微波管增益波动的同轴谐振腔增益均衡器的一种新的设计方法。文中首先介绍了增益均衡器的作用与原理,然后给出了同轴谐振腔型增益均衡器的基本结构,并利用模式阻抗与驻波函数求得了谐振腔主传输线端的输入阻抗,最后利用等效电路求得了谐振腔的谐振频率。经与仿真软件的结果比对表明,利用本文方法所得到的结果是准确有效的。     

低真空测量光学谐振腔的设计与分析

基于磁约束核聚变运行真空测量需求和强磁场高辐照运行环境要求,本文设计了一种光学真空测量手段,介绍了该方法的原理,结合理论计算与有限元仿真,模拟分析了温度、气压和振动等主要因素对光学谐振腔测量不确定度的影响,并提出优化方案,验证了光学谐振腔应用于聚变环境测量的可行性。本研究为光学谐振腔的工程化设计提供了理论指导与依据,也为优化提高测量装置精确度提供了可行性方案。     

微扰和标定技术测量薄膜微波介电常数

提出了一种测量介质薄膜微波段介电常数的方法.该方法基于金属空腔谐振器微扰理论,用已知介电常数的基片作为标样,标定测量系统的有关参数,然后分别测量空腔、基片插入空腔、镀有介质薄膜的基片插入空腔三种情况下的谐振腔谐振频率,计算出镀覆于基片上介质薄膜的微波复介电常数.本文SiO2和MgTiO3-CaTiO3(MCT)介质陶瓷薄膜作了实验测量验证,结果表明该方法具有良好的测量精度(小于6%).     

铷原子频标中微波谐振腔加载特性的微扰法分析

本文用微扰法分析了铷原子频标中圆柱形谐振腔内紧贴内壁加载一薄玻璃腔泡后对谐振腔谐振频率产生的影响.通过理论推导得到了由玻璃介质引起的谐振频率偏移的解析式,并对TE011模的谐振频率与玻璃厚度、径向长度的关系进行了数值计算与分析,得到了该种谐振腔的谐振频率随介质厚度和径向长度的不同而发生变化的曲线.结果表明,谐振腔加载玻璃腔泡后的谐振频率较空腔时变小,但随着腔壁厚度增大逐渐减小,而随着径向长度增大谐振频率先减小而后增大.以上结论对于微波谐振腔在原子频标中的设计应用有着一定的指导价值.     

介质材料复介电常数测试的同轴线谐振腔法研究

利用同轴线谐振腔对介质材料复介电常数进行测试得到其谐振频率f0,品质因数Q0通过联立两个独立方程,求解出tanδ(即ε’’/ε’),同轴线谐振腔传输的为TEM波,由谐振频率f0根据相关公式求解出ε’,从而掌握该材料的特性参数。     

小型氢原子频标蓝宝石微波腔的仿真设计

基于理论计算和Ansoft HFSS软件仿真,设计并优化了氢频标小型蓝宝石微波腔的尺寸.通过计算机编程,分析了TE011模式下谐振频率、Q值随腔尺寸及填充介质(蓝宝石)厚度变化关系并画出曲线,得到了设计优化微波谐振腔的理论依据,这对于氢频标小型化工作具有指导意义.基于理论分析进行仿真优化,得到Q值较高、尺寸更小的微波腔.     

分体圆柱谐振腔法用于金刚石膜微波介电性能测试的研究

针对金刚石膜微波介电损耗低、厚度薄带来的微波介电性能测试难点, 研制了一台分体圆柱谐振腔式微波介电性能测试装置。利用不同直径的蓝宝石单晶样品, 用上述装置对低损耗薄膜类样品微波介电性能的测试能力及样品直径对测试结果的影响进行了实验研究。在此基础上, 使用分体圆柱谐振腔式微波介电性能测试装置对微波等离子体化学气相沉积法和直流电弧等离子体喷射法制备的高品质金刚石膜在Ka波段的微波介电性能进行了测试比较。测试结果表明, 由Raman光谱、紫外-可见光谱等分析证明品质较优的微波等离子体化学气相沉积法制备的金刚石膜具有更高的微波介电性能, 其相对介电常数和微波介电损耗值均低于直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜。     

基于波导等效阻抗建模用于钛铁矿微波还原的谐振腔体研究

提出了一种利用等效阻抗的思想来设计微波谐振腔。通过计算传输波导的主模等效阻抗与谐振腔近似等效阻抗匹配来确定谐振腔体的尺寸,从而使多模谐振腔与传输波导具有良好的匹配,微波源能够以最小的反射馈入谐振腔内。以钛铁矿作为加热研究的物料,利用HFSS软件分别对单馈口和多馈口多模腔的反射系数进行了优化仿真,并且给出了腔体内场分布的情况,仿真优化的结果与等效阻抗匹配方法计算值接近,验证了根据波导等效阻抗方法来设计腔体结构的可行性,为设计高温微波冶金多模腔体提供了新的参考依据。     

左手材料对介质谐振腔谐振参数的影响

"左手材料"是与传统材料性质相悖的另外一种材料。根据"左手材料"的特殊性质,采用理论计算与模拟仿真相结合的方法,对影响谐振腔谐振参数的因素进行分析,得出了填充介质的材料属性与谐振腔品质因数、谐振频率的关系。结果显示,"左手材料"的填充,会影响谐振腔的品质因数,相较于介电常数,材料磁导率的作用效果更明显;"左手材料"可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率。这相较于传统理论而言有了进一步的进展,为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据。     

快速调节圆柱形谐振腔谐振频率的实验研究

利用谐振腔微扰能够较为准确地测量介质介电常数、低耗材料的复介电常数,对其谐振频率的测量是测量介电常数的关键.由于腔体耦合、通风孔的开口、制造误差以及内壁光洁程度均会造成谐振频率偏移,需对腔体频率进行微调以减小不可避免因素所造成的频率测量误差.根据腔体的工作模式和场结构,以微扰法为原理,在腔体端盖中心处加光滑的圆柱形调节...     

薄膜材料的微波复介电常数测量

为了精确测量厚度在以1 μm以下薄膜材料的微波复介电常数,提出一种基于金属谐振腔微扰理论的测量方法和装置,对该方法进行了理论分析和实验验证,实验样品采用0.81μm厚度的MC-91(BaO-(SmNdLa)2O3-Bi2O3-TiO2)介质陶瓷薄膜,测试频率在2.4 GHz左右,对测量结果进行了误差分析,其相对误差＜7%,其中3%的误差是由薄膜厚度的测量误差引起的.     

同轴传输反射法测量高损耗材料微波介电常数

同轴传输反射方法可以用来测量高损耗材料的微波介电常数。该方法将环形样品嵌入同轴线内,通过测量样品两端的散射系数来确定材料的微波介电常数。文中介绍了测量原理及测量系统,测量了一种石蜡基混合样品的微波介电常数,并通过改进的Bruggeman数学模型,推算出其中陶瓷材料的介电常数。