液體介電常數(shù)測(cè)量方法及其在安檢中的應(yīng)用.pdf

1、隨著現(xiàn)今科技的發(fā)展，液體材料的應(yīng)用越來(lái)越頻繁，液體材料的介電常數(shù)的測(cè)量越來(lái)越重要。
　　對(duì)液體復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量需要擴(kuò)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(chǎng)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(lái)進(jìn)行分析。
　　對(duì)于液體介電常數(shù)測(cè)量本文選取了同軸探針?lè)ê妥杂煽臻g法兩種方法進(jìn)行了分析。同軸探針?lè)o(wú)需制作測(cè)試樣品，直接將探針插入待測(cè)液體中，通過(guò)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(lái)對(duì)液體介電常數(shù)進(jìn)行反演，反演過(guò)程中，通常用去離子化的水作為標(biāo)準(zhǔn)液體來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。自由空間法可以用于戶外和實(shí)地的測(cè)量，其測(cè)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(cè)量信號(hào)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(guò)發(fā)射喇叭天線發(fā)射信號(hào)，接收喇叭天線接收反射或折射信號(hào)，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所測(cè)得的S參數(shù)來(lái)反演計(jì)算液體的介電常數(shù)。
　　現(xiàn)在大型公共場(chǎng)所的液

3、體安全檢測(cè)發(fā)展并不完善，在各種測(cè)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(xiǎn)性存在一定的關(guān)系。因此可以用測(cè)量液體介電常數(shù)的方法來(lái)對(duì)待測(cè)液體進(jìn)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(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而影響液體介電常數(shù)測(cè)量的因素也是影響液體安全檢查測(cè)量準(zhǔn)確度的因素，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)需要考慮這些因素。測(cè)量頻率的選擇決定了喇叭天線的選擇，測(cè)量溫度的考慮決定系統(tǒng)中需要存在測(cè)量溫度模塊，而容器表面粗糙度影響了系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)的

4、穩(wěn)定性，待測(cè)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(cè)容器表面粗糙度對(duì)自由空間反射法的影響遠(yuǎn)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(duì)高極性液體之間分辨能力不強(qiáng)。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(kāi)，而由于水類的液體是最常見(jiàn)的安全品，是高極性液體，是最需要重點(diǎn)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(jì)由信號(hào)采集模

5、塊、微波產(chǎn)生模塊、信號(hào)處理模塊組成。信號(hào)采集模塊包括收發(fā)喇叭天線以及測(cè)溫探頭，采集待測(cè)液體的透射信號(hào)和溫度信號(hào)，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(hào)采集模塊采集的透射信號(hào)發(fā)往信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊包括對(duì)接收信號(hào)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(cè)容器的曲面近似成平面來(lái)進(jìn)行計(jì)算因此系統(tǒng)不可避免的出現(xiàn)測(cè)量誤差，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)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