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《四川大学》 2006年
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一种基于矩形波导的液体介电常数测量方法研究

钟淑蓉  
【摘要】:在微波化学实验研究中,微波化学反应器是系统的核心部分。在使用波导型微波化学反应器的实验研究中,多数液相化学反应都是在置于波导中心的试管或烧杯中进行。在液相微波化学反应过程中,实时得到液体的复介电常数对理解化学过程有重要的意义。 通常有很多基于波导的方法可以测量得到液体的复介电常数,例如:波导终端短路法、谐振腔微扰法、波导微扰法等。这些方法都各有优点,但用在需要实时得到反应过程中液体的复介电常数时就有些不便,如采用谐振腔微扰法就必须不断地取样以测量得到液体的复介电常数,而终端短路法和波导微扰法较适合固体样品的复介电常数测量。本文基于BJ-22波导系统,通过测量S参数来计算液体复介电常数的方法来解决这个问题。即先测量得到S参数,然后用得到的S参数来计算液体的复介电常数。 首先,在理论上研究了盛满液体的试管加载的波导系统(二维)S参数的计算,给出了三维情况下利用有限元方法求解电磁场从而获得S参数的方法。 然后用基于有限元的数值模拟方法来研究实际波导系统中,S参数随入射波频率、液体介电常数、液体柱高度等的变化规律,得到了在这些情况下,试管壁存在对S参数的影响,并讨论了波导系统中宽边和窄边开口以及试管加载时倾斜角等问题对S参数的影响。在此基础上设计实验,可以减小这些问题引起的S参数的测量误差。 用S参数来计算液体的复介电常数,通常有迭代法和图解法。迭代法需要CPU时间长、内存大而且可能出现不收敛的情况;而图解法需要得到几乎每个频率点的S参数值才能得到准确的介电常数。 本文将Abdulnour提出的液体的复介电常数的实部和虚部在S_(21)复平面的规律和变化公式,应用在BJ-22波导系统中,通过数值模拟得到了该测量系统的频率适用范围和盛装液体的试管内半径的适用范围。然后利用该系统测量计算了
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O441.6

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【参考文献】
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