介質(zhì)不完全填充微擾法測量研究.pdf

1、隨著人們對微波理論和技術(shù)研究的深入，微波在國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)療、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了巨大的進(jìn)展。但是，由于人們對微波對物質(zhì)的作用，尤其是對生物組織等媒質(zhì)的影響及其作用機(jī)理缺乏深入地認(rèn)識，使微波在這些領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。 由于介電常數(shù)表征了介質(zhì)對微波的宏觀響應(yīng)特性，因而成為微波能應(yīng)用中不可或缺的參數(shù)。多種測量介質(zhì)介電常數(shù)的方法得到了應(yīng)用，傳輸線法和諧振法是其中的典型方法。本文比較了各種方法的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，其中諧振

2、腔微擾法因?yàn)槠湓跍y量中反演方便、準(zhǔn)確度高而被廣泛應(yīng)用，特別是樣品用量少的特點(diǎn)使微擾法成為測量生物組織介電常數(shù)的重要方法。 本文根據(jù)諧振腔微擾理論中的假設(shè)條件，利用基于有限元的數(shù)值模擬方法研究分析了測試儀器、腔體耦合孔、腔體寬邊介質(zhì)插入孔開孔、液體介質(zhì)容器以及介質(zhì)偏角等對諧振腔微擾法測量精度的影響，從場分布的角度分析了微擾法測量誤差的主要來源，對組建測量系統(tǒng)以及減小測量誤差具有重要的參考價值。 采用微擾法測量了部分常用有機(jī)

3、溶劑的介電常數(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)諧振腔不完全填充測量的兩種方法：相鄰狀態(tài)比較微擾法和斜率計(jì)算法。相鄰狀態(tài)比較微擾法：將圓柱形介質(zhì)插入諧振腔，用兩個相鄰的插入深度諧振狀態(tài)的變化代替滿填充介質(zhì)與不填充介質(zhì)時諧振狀態(tài)的變化，利用微擾計(jì)算公式得到介質(zhì)介電常數(shù)；斜率計(jì)算法：首次提出利用介電常數(shù)與不完全填充腔體諧振狀態(tài)的線性關(guān)系，對標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)的這種線性關(guān)系進(jìn)行擬合得到準(zhǔn)確的線性函數(shù)，用其計(jì)算待測量介質(zhì)的介電常數(shù)。這兩種方法在一定程度上克服了諧振