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《四川大学》 2003年
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稀溶液化学反应等效介电常数测量探头设计

曹学军  
【摘要】: 各类化学反应稀溶液的介电特性不同程度地与多种物理量(温度、频率、浓度)相关,这给准确研究其介电特性带来了较大难度,然而其中对于稀溶液等效介电常数精确测定在多个研究领域具有重要意义。本文就此提出了两种适用于稀溶液等效介电常数精确测量的高灵敏探头。 通过数值计算方法电磁场时域有限差分(FDTD)深入研究了开槽谐振腔同轴探头的末端场分布特点,同时计算了探头反射系数随假定稀溶液复介电常数实部、虚部变化关系;为深入分析研究气泡存在下对探头测量的影响,经相应数值计算发现谐振腔中的气泡对于其周围的场扰动较大,分析气泡形状大小的变化与探头反射系数之间的关系,从而得出对原有谐振腔探头进行开槽改进的必要性。 以不同温度的纯水作为测量溶液开展了一系列S_(11)参数测量实验,相应地经(FD~2TD)数值分析反射系数频谱变化趋势与以上实验测量所得符合较好,同时计算不同大大小气泡对反射系数在频率范围地影响;在2.45GHZ频点上应用(FDTD)分别计算两种探头对不同温度下水的反射系数,并与实验测得结果进行比较,分析其二者之间误差产生原因与条件。 针对一化学反应过程,应用不同末端结构的四种同轴探头对其混合稀溶液进行测量。在整个化学反应进程中,开槽谐振腔探头、贴片探头在其谐振频率处S_(11)参数变化显著,特别是贴片探头所测谐振频率也有较大变化。通过对比测量实验可知,本文所提出的两种不同谐振腔结构探头在对化学反应稀溶液等效介电常数测量方面具有较高灵敏度,达到最初设计目的。 由探头测量而得反射系数经数值反演计算可得待测溶液的复介电常数,本文以遗传算法作为反演方法,附加不同数值误差进行了一系列数值模拟试验;根据开槽谐振腔探头对不同温度纯水测量结果反演计算其介电常数,计算结果较好符合理论值。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O641

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