基于VC++的介质复介电常数变温测量系统软件设计

本文针对介质电参数测量自动化与精确化的需要,综述了高Q谐振腔法测量介质复介电常数的基本方法,设计了一套基于VC 的、可兼容多种矢量网络分析仪与多种形式谐振腔的介质复介电常数变温测量软件系统,并论述了具体的开发设计过程.利用不同的方法测量多组介质片对软件进行测试,测量结果表明,该方法可以提高测量效率和精度,为介质复介电常数测量提供了一种有效的手段.     

适用于测量薄片材料复介电常数的改进TE01n腔法

本文提出一种适用于测量薄片材料复介电常数的改进TE01n谐振腔法.本方法将待测样品从短路活塞处抬高,即在待测薄片样品下面垫上已知复介电常数材料,以提高测量系统的灵敏度;如有必要也可以在待测薄片样品的上面压上一块已知复介电常数材料,提高样品材料的平整度,以减少空气隙带来的误差.文章推导了TE01n腔测量多层介质的理论计算公式,只要知道垫片和压块介质材料的复介电常数,通过实验测量和软件计算,就可以求得中间待测薄片的复介电常数.运用这种改进方案,我们对几种样品进行了测量,取得了较满意的结果.     

高频板材的复介电常数测量方法研究

复介电常数是高频板材最重要的参数之一,准确测量高频板材的介电常数和损耗,对板材的实际应用十分重要。为了获得板材的损耗特性,设计了一种基于微带线的传输线电路,并对长度分别为25.4和127 mm的微带传输线进行仿真、加工和测试,得到DC-20GHz内的回波损耗S₁₁和插入损耗S₂₁,测试数据表明,S₁₁值测试结果在-15 dB以下,且在20 GHz下传输线的插入损耗为24.02 dB/m。通过加工误差分析,电路参数变化50μm时,DC-20GHz内仿真S_11max变化可达到6 dB左右。最后结合谐振环法对同一种板材进行测试,得到板材的相对介电常数和损耗角正切。结果表明该方法得到的损耗角正切精确度较高,且在2、10和20 GHz频段下误差小于10%。     

复介电常数在绝缘子污秽检测中的应用

根据微波辐射特性,提出了一种新的污秽检测方法,该方法利用污秽物的复介电常数特性作为主要参数之一来测量污秽等级。分析了污秽复介电常数与辐射亮温的关系,并利用微波波导测量法测量了实验室制备的各种不同含水含盐的污秽物的复介电常数,研究了介电常数的实部和虚部与含水量、盐度的关系,给出了污秽辐射亮温与盐度的关系。实验研究结果表明污秽物复介电常数的实部与含水量、虚部与盐度存在确定关系,这为利用微波辐射计检测污秽物的性质提供了可能和实验依据。     

圆柱T E011模腔外的微扰应用

本文分析圆柱腔TE011模端盖上的两个对称隙缝的特性,阐明用其测量片状材料的原理和条件。介绍了测量片状小损耗介质介电常数、半导体电导率及非平衡载流子寿命等参数的结果。实验表明,圆柱TE011模端盖的对称隙缝可用于高精度、多功能、宽量程测量片状材料参数,且测量是无接触的,无需对样品进行特殊的加工。     

基于谐振环法板材介电常数高精度测试研究

介电常数是影响高频板材性能的重要参数,板材介电常数的准确性及空间分布均匀性都会对微波电路的性能产生重要影响。本文首先设计了增强型耦合环、屏蔽通孔和共面波导技术的谐振环电路,增强环对外界的抗干扰能力并使S₂₁分布在-30～-20 dB,提高传输效率。其次分析了不同的环平均半径、环宽、耦合间隙对仿真结果的影响。接着对谐振环电路加工、测试,实测结果表明在2、10、24 GHz频点下介电常数误差小于±0.007,证明该方法测试精度高。最后基于该谐振环电路对某国产板材介电常数分布测试分析,结果表明加工和板材空间分布造成的介电常数误差小于±0.024,证明板材性能良好。     

基于减小谐振腔样品孔的旋磁铁氧体高介电常数测试

改进了GB/T9633-2012《微波频率应用的旋磁材料性能测量方法》的测试方法,讨论了减小测试腔的样品插入孔对材料介电常数的影响,采用旋磁铁氧体和陶瓷材料作为测试样本。测试系统沿用谐振通过式,计算模式采用电磁微扰理论。测试结果证明,随着样品尺寸的减小,介电常数相比GB/T9633-2012测试方法的精度有一定的提高,更加接近材料的真实值。     

开口同轴探头横电磁波模型法测量液体复介电常数

讨论了开口同轴探头技术测量液体复介电常数的理论和实验。在仅考虑同轴线横电磁波(TEM)主模反射波的情况下,用被测液复波数的多项式逼近同轴开口端输入导纳值,简化了复介电常数的求解。以用醇在频率1~18 GHz的导纳测量值求解复介电常数,验证了随多项式项数目增加计算的收敛性。在实验中,为了确定法兰直径最小值和被测液样品最小用量,提出了用被测液边界面与同轴开口面的两项功率比(辐射功率与入射功率比以及无功功率比)作为指标描述边界面电磁场的衰减程度。以1%浓度和3.5%浓度食盐水介电特性测量为例,使用孔径3.20 mm探头,验证了TEM模型法得出的测量结果在0.6~4.5 GHz频率上相比参考值的偏差小于5%。     

DAM测试系统校准

DAM测试系统是DAM关键测试设备,它的性能会对DAM的性能指标有直接的影响,为了解决系统校准不全面和自动化程度不高的问题,提出了原位校准思路。通过对DAM测试系统原理和工作流程分析,构建DAM测试系统校准装置,阐述了校准适配网络组成和软件组成框图。经过实际应用证明,该方法通用性好,自动化程度高,满足DAM测试系统校准需求。     

基于复介电常数实部变化率的油纸绝缘受潮状态研究

为更准确的利用频域介电特征量评估对变压器油纸绝缘受潮状态,本文提出了复介电常数实部在f=10-4 Hz时变化率的绝对值|k|作为表征油纸受潮程度的频域特征参量。实验研究了不同水分含量的油纸绝缘试品复介电常数及|k|的变化规律,研究结果表明：随着绝缘纸水分含量的上升,油纸试品的复介电常数虚部在测试频段内逐步增大,实部曲线呈向高频段平移趋势,且低频段复介电常数实部变化幅度随水分含量的上升而增大。通过实测ε′-f曲线拟合,计算得到了不同含水量油纸试品的|k|,拟合发现|k|与油纸水分含量间有着较优的指数函数关系,可用于油纸绝缘受潮程度的定量评估,最后通过实验实例,验证了特征参量|k|评估油纸绝缘受潮程度的可行性。     

利用微波谐振技术检测物体密度的软件设计

论述了一种物体密度的微波检测技术,即利用微波谐振技术,通过检测谐振腔的频率变化和微波信号的幅度衰减,来测定微波谐振腔体内的介质的密度。主要阐述了测量原理、校准技术和测量过程。重点对校准过程进行说明,利用频率扫描的方法,逼近谐振腔的谐振频率,对主要的公式进行了理论推导。通过对实验数据的分析与整理,结合工程实践,推导了谐振腔中的介质密度的计算公式。利用这种技术测量得到的物体密度误差满足预期设计要求。     

空气湿度微波谐振腔测量方法

提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法,并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型,设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔,对制作的谐振腔进行了气动特性仿真及S参数测量。仿真和测量结果表明：该结构的谐振腔适合于流动气体湿度的在线测量。研制了适用于空气湿度在线测量的微波测量系统。利用此系统对该文设计产生的饱和湿空气环境进行了测量,分析了测量结果和理论结果间的误差。该测量系统在29~38℃范围内能够实现±1.5%空气相对湿度的测量精度。     

汽轮机内湿蒸汽两相流介电性质研究

将电介质的复介电常数与其静介电参数、交变电场频率的关系引入Maxwell-Wagner非均质电介质理论,建立湿蒸汽等效复介电常数模型,得到饱和水、干饱和蒸汽和湿蒸汽的复介电常数随波长和温度的变化。饱和水复介电常数的实部随波长增加、温度降低而变大,当波长较大时,实部趋于静介电常数,当波长较小时,实部趋于常数,与温度无关;其虚部随波长增加先变大后减小,随温度降低而变大,当波长较小或较大时,虚部趋于0。干饱和蒸汽复介电常数的实部随波长增加、温度升高而变大,当波长较小或温度较低时,实部趋于1;其虚部随波长增加先变大后减小,随温度升高而变大,当波长较小或较大或温度较低时,虚部趋于0。湿蒸汽的复介电常数和干饱和蒸汽规律相近,当湿度增加时,实部和虚部均变大,而且温度越高,数值越大。     

谐振腔测湿温度补偿系统实验设计

针对谐振腔微扰法测湿过程中,腔体尺寸随温度变化对测湿结果影响显著的问题,提出了温度补偿的实验方案。根据谐振腔体积微扰原理,对温度补偿原理进行了分析,推导了腔体尺寸变化量与频偏的关系,设计了温度补偿实验系统方案,并对实验中的温度控制系统进行了分析。该温度补偿系统结构简单、成本适中,并对提高谐振腔法微水测量精度具有重要意义。     

定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法

针对表贴式永磁电机定子开槽后的转子偏心空载气隙磁场解析问题,结合正则摄动理论建立其全局解析模型.将解析区域划分为永磁体、气隙和槽区域,通过各子区域之间的边界条件,求解拉普拉斯方程或泊松方程.叠加气隙磁密的零阶分量和一阶分量,得到偏心气隙磁场分布.解析解与有限元解的比较结果表明,气隙磁密、齿槽转矩和不平衡磁拉力计算准确,验证了解析模型的可靠性.所述解析方法计算快速准确,便于分析表贴式永磁电机转子偏心磁场.     

材料εr和μr的带线测量法及误差分析

以带线系统为测试夹具,利用网络分析仪在微波频率下测量材料的复介电常数和复磁导率。分析了影响测试精度的主要误差因素,并建立误差的数学模型。     

固体介质电磁参数自动测试系统

文中介绍实用的自动测试系统.该系统使用矢量网络分析仪测量固体介质材料的S参数,进而测得材料的相对复介电常数、复磁导率.并从算法提取、测试夹具、测试流程、系统校准等方面对系统的原理及设计加以详细阐述.