谐振腔微扰技术测量湿蒸汽两相流的理论分析

蒸汽湿度的准确测量对汽轮机的安全、经济运行和优化设计具有重要意义。根据湿蒸汽混合物的介电性质，采用微波谐振腔介质微扰理论，建立圆柱形谐振腔在TE011模式下测量蒸汽湿度的关系式。测量湿度与湿蒸汽的热物性、温度（压力）、谐振腔的谐振频率和相对频偏有关。湿蒸汽的温度（压力）降低、谐振腔的谐振频率升高、相对频偏升高，湿度测量结果会增大，反之减小。谐振频率降低、温度升高，湿度的测量精度提高。蒸汽湿度测量谐振腔的谐振频率建议在5～10GHz。对某200MW凝汽式汽轮机进行排汽湿度测量实验，湿度测量结果与理论计算值吻合，验证了微波谐振腔微扰法测量蒸汽湿度理论的正确性。

铷原子频标物理部分改进

本文对星载铷原子频标物理部分进行技术改进。改善磁控管微波腔的结构,使信噪比得到了提高;优化了物理部分光路系统,使光电探测信号强度提高了25%。此外,通过Ansoft HFSS仿真软件建立了微波腔的模型,对腔内场型分布和谐振频率进行了仿真,数字仿真和性能测试显示这种微波腔的谐振模式为TE011模式,且拥有较大的质量因子。最后,对改进后的铷原子频标系统进行了初步测试,发现短期稳定度达到了6.0×10^(-13)τ^(-1/2)(τ为取样时间)。研究结果表明,改进后的物理部分满足铷原子频标的研制需求,适合应用于高性能的星载铷原子频标。

氢频标部分充填介质微波腔模式分裂的分析

给出圆柱形谐振腔在部分充填圆环形介质时模式的解析分析方法,并根据介质接触面上所满足的导纳匹配条件,推导出微波腔中TE011模和TM111模的本征方程,由于介质的存在导致两个方程不同,使均匀腔中原本为简并模的TE011、TM111模谐振频率发生差异,即出现了模式分裂现象;并采用数值算法分别计算了不同介电常数、不同位置、不同厚度的圆环介质对于TE011模、TM111模谐振频率及两模式分裂程度的影响,得到有益的结论,对消除微波腔中简并模式的干扰有很好的借鉴意义。这解决了氢原子频标小型微波腔设计中TM111模模式抑制的问题。

用于铯原子喷泉频率基准的TE_(011)微波谐振腔

本文全面描述了用于中国计量科学研究院正在研制的铯原子喷泉的微波腔的结构特性和性能测量。该微波腔工作于TE0 1 1 模式。它是一种圆柱型腔 ,内径 4 3mm ,高 4 2 .9mm ;两端有截止波导管 ,内径 12mm ,长 30mm。微波馈送采用同轴 -波导转换 ,为了简化 ,腔外部未设调谐装置。腔的材料采用具有高导电率的无氧铜 ,所有的馈送部件均无磁并具有超高真空性能。对已装入喷泉管的微波腔在真空状态下的测量表明 ,其失谐量和有载Q值分别为 0 .7MHz和 8× 10 3。估算了与微波腔有关的钟频率不确定度 ,其中由腔相位差产生的频率不确定度降至 1.6× 10 - 1 6 ,它是喷泉钟准确度提高到 10 - 1 5量级的主要因素。

基于圆柱谐振腔的射频接近传感器的研究

为满足接近距离的高精度测量要求,设计了一种采用圆柱谐振腔测量物体接近距离的新型传感器。给出了腔中E011谐振模的电磁场,导出了接近距离计算公式;讨论了谐振腔几何尺寸与工作频率之间的关系;建立了传感器系统模型。仿真结果表明精度达1μm.该传感器不受温度、湿度、尘埃等环境因素影响,允许多个传感器安装在一起而彼此互不影响。可用于摩擦搅拌焊接机器人、汽车轴承套内外间隙监测,厚度测量等领域。

应用平行短路板法快速测量微波介质材料的复介电常数

为了快速获得微波介质材料的介电参数,研究了复介电常数的测量方法。采用平行短路板法测量TE011和TE013模介质谐振器的谐振频率和有载Q值,用Matlab编程求解超越方程,从而直接得到材料的相对介电常数和介电损耗。并对四种材料的介电性能进行了测试,结果表明该方法具有快速简单的特点。

基于圆柱谐振腔结构的接近传感器研究

为满足精密机器人视觉应用中对接近传感器的高精度测量要求,研究了一种新型的接近传感器,该传感器是基于圆柱谐振腔和TE011谐振模而设计的。通过仿真研究了接近距离、谐振腔几何尺寸与工作频率之间的关系,结果表明,该传感器的距离测量精度可达1μm。该传感器不受温度、湿度、尘埃等环境因素影响,可用于精密机器人视觉中。

Ka频段准TE_(011)模输入多工器设计与仿真

采用方腔圆角结构,设计了一种准TE011模输入多工器的通道滤波器,可以有效分离其简并模式TM111模。"负"耦合结构采用U形孔,并且采用了平面布局结构,方便地实现10-4-4滤波函数,以获得高的带外抑制和小的带内插损和群时延波动。利用三维电磁场仿真软件HFSS对U形孔进行仿真,讨论了部分结构参数对耦合系数的影响。最后借助多端口Y参数提取技术优化得到性能良好的通道滤波器。

用于高温超导单晶微波特性测量的5GHz空腔介质谐振器设计

利用superfish软件设计了一个用于超导单晶微波测量的空腔介质谐振器.该谐振器基模为TE011模,共振频率为5GHz.谐振器中心打孔,单晶样品通过一介质棒伸到孔心.谐振器谐振模式得到了实验上的验证.

氢频标用小型蓝宝石加载微波腔研究

对文献报道的蓝宝石加载微波腔进行了性能分析，并根据该分析结果设计了可以实际使用的蓝宝石贮存泡和微波腔。通过实际测量，新型蓝宝石微波腔的Q值可达70000，Q×η为39200左右。通过在腔内添加负温度系数晶体——钛酸锶（SiTiO3），有效地将该腔体的温度系数从-56．3kHz／℃减小到了-34．5kHz／℃，而微波腔的Q值始终保持在60000以上。

微波固体有源传感器研究

本文讨论微波固体源作为测量电量、非电量有源传感器的工作原理。指出频带反射高Q腔稳耿氏振荡器适于作为有源传感器,用它取样测量电容介质(ε_τ(?)2～3)薄膜的厚度,量程:200μm,分辨率≤±0.1μm,介质微扰稳频腔产生的振荡器频偏⊿f与其厚度d具有很好的线性关系。频偏的实验值与微扰方法计算值吻合良好。

TE_(011)模式园柱形ESR样品腔的设计

本文介绍了TE_(011)模式园柱形ESR样品腔的设计方法和作者的一个设计实例.