用于地表相对介电常数测量的同面极板电容传感器优化设计

在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测量灵敏度和测量范围的关系,并进行实际验证。结合应用场景,进一步优化极板设计。最终,共设计了三组极板,每块极板长300 mm,宽100 mm,极板间距为1 mm,极板宽度与极板间距比值为100∶1。经实际测试,传感器在60 mm的测量范围内,测量相对误差小于10%。

地表相对介电常数实时监测系统设计

在雷暴云定位中,地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题,分析同面极板电容传感器测量原理,建立同面极板电容传感器理论模型,结合实际地表监测应用环境,完成传感器设计;引入电介质的德拜弛豫关系,研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率;设计信号调理电路,进行温湿度补偿,利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数,提高测量精度。实验结果表明,该系统测量误差小于5%,能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。

地表复介电常数的微波测量原理与方法

釆用单喇叭法测量地表介质复介电常数的系统简单,操作使用方便,特别适用于测量各种路面、土壤及厚块材料等场合,并可制成便携式设备。如将计算公式等形成相应软件构成仪器组成部分,使用时只要测试出原始数据,即可通过机内软件计算并显示出待测材料的复介电常数。

液态电介质相对介电常数的测量

通过自制的专用电容器 ,采用电容测量仪测电容的方法 。

基于LabVIEW的相对介电常数测量系统

为实现对绝缘材料相对介电常数的大范围、精确测量,设计了一套基于LabVIEW的相对介电常数闭环测量系统。该系统以电容传感器为基础,以C-V转换电路为核心,以LabVIEW程序和数据采集卡为控制模块,通过对测量电路输出信号的分析调整激励信号,激励信号调整到最佳状态后,通过采集的输出信号计算得到材料的相对介电常数。通过对部分绝缘材料介电常数的反复测量,进一步验证了此系统在材料相对介电常数测量上的稳定性和高精度。

地表相对介电常数对雷暴云定位影响分析与研究

地表并非均匀介质的理想导体,传统的一维大气电场分量无法准确的对雷暴云进行定位,而利用大气电场三维场强分量进行雷暴云定位时,电场的场强、雷暴云的高度角测量往往会受到地表及空气介电常数的影响,产生定位误差。为解决雷暴云定位精度低的问题,分析了三维大气电场对于地表相对介电常数的敏感特性,结合镜像法,利用空中电荷电场分布、雷暴云电荷结构等原理,建立了雷暴云定位模型,分析得到大气电场场强、高度角与环境相对介电常数的关系。实验结果表明,地表相对介电常数越大,所测得的电场水平分量与雷暴云高度角越大,地表相对介电常数与大气电场水平分量的相关系数为-9.5,呈负相关,相关性强,因此要获得准确的雷暴云高度及方位,还须实时的地表相对介电常数进行修正。

新型椭球腔用于低损材料相对介电常数超高温测量的研究

本文设计了一套工作于Ka波段、用于大气环境下高达1600℃超高温条件下低损耗介质材料复介电常数测量的椭球开放腔测量系统。与传统用于复介电常数高温测量的半球型开放腔相比,该系统因介质片及其支架与测量系统组件不接触,因此适用于更高温度的测量,且保留了其测量精度高的优点。本文完成了测量系统的设计与常温下的仿真验证工作,给出了相对介电常数的反演公式,并通过CST仿真结果验证了公式的正确性。实物测试及损耗正切的测量验证将在后续进行。

一种粉末相对介电常数测试方法与装置的研究

相对介电常数是粉末的重要物理特性,针对这一问题,研究了一种测量低频条件下粉末相对介电常数的方法及其实现装置。分析了以Bruggeman模型和Maxwell-Garnett模型为基础的粉末相对介电常数测量原理;在有限元分析的基础上,设计并搭建了一种测量由粉末与空气组成的二元介质混合物电容值的装置;运用所述方法及装置分别测试了3种粉末材料的相对介电常数。实验结果表明,所设计的装置能够有效避免边缘效应对测量结果的影响,具有良好的重复性,所得电容值可达到10-3pF量级,与现有文献相比,所得粉末相对介电常数最大误差小于10%,测量结果在合理范围之内。本系统结构简单,测量结果具有较高的精度,是一种获取低频条件下粉末相对介电常数的有效手段。

基于滚动密度仪的路面相对介电常数和压实度测量研究

滚动密度仪是一种基于探地雷达原理的测量设备,相对其他点式测量方法,滚动密度仪能够为长距离、大范围路面的介电常数和压实度试验提供高效的测量和计算手段。文中选取不同材料的3段路面,分别按照不同的步长范围应用PaveScan RDM 2.0滚动密度仪进行10次相对介电常数的重复测量和路面压实度的计算。综合测量结果建立不同材料路面测试步长与测量数据离散程度的定量相关关系,确定在实际测量环境中的步长选择依据,并且研究同一路面不同位置测量值产生波动的原因和测量值的指数平滑预测方法。

相对介电常数实时监测系统设计

为解决相对介电常数的快速测量以及长时间监测其随环境变化的问题,在研究不同填充介质对共面平板电容量值影响的基础上,提出了用同面电容法测量材料的相对介电常数。设计了包含同面多电极电容传感器、电容测量电路、单片机控制与液晶显示电路的测量系统,实现了相对介电常数测量。实验结果表明:该系统能有效地测量固体材料的相对介电常数,精度可达到5%。测量系统无需制样,只需将传感器测量区域靠近待测目标即可实现快速测量和长时间在线监测。

高介电常数材料的介电常数测量方法研究

高介电常数材料在未喷涂电极前,如何测准他的介电常数,以判断该材料质量是否满足要求是一个困难。本文介绍一种通过恒压力电极,对给定的高介电常数材料在该电极下产生的气隙厚度进行计算,并利用该气隙厚度对所测到的电容量测量值进行校核,得到该批材料较准确的介电常数值,以对该批材料质量进行评判,从而避免生产中不必要的人力、物力和财力的浪费。

黏稠电介质的介电常数测量电容器的研制

研制了用于测量黏稠电介质的相对介电常数的实验装置 .该装置通过交流电桥测量出空气电容与介质电容 ,进而可推算出介质的相对介电常数 .对蓖麻油的测试表明 ,该装置方便、实用 。

空气湿度微波谐振腔测量方法

提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法，并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型，设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔，对制作的谐振腔进行了气动特性仿真及S参数测量。仿真和测量结果表明：该结构的谐振腔适合于流动气体湿度的在线测量。研制了适用于空气湿度在线测量的微波测量系统。利用此系统对该文设计产生的饱和湿空气环境进行了测量，分析了测量结果和理论结果间的误差。该测量系统在29-38℃范围内能够实现±1．5％空气相对湿度的测量精度。

微波透射法对小麦介电特性的测量

采用自由空间微波透射技术对小麦的相对复介电常数进行了测量。同时,从电磁波透射探测法的基本原理出发,通过实验得到了小麦在1～8GHz探测频率下的介电常数和衰减因子值,并给出了介电常数和衰减因子各自随频率变化的规律,将实验结果和美国农业部(USDA)已发表的相应数据进行比较,误差小于4%,从而证明了所用测试方法的正确性和有效性。

大鼠腓肠肌细胞介电谱测量和Cole-Cole数学模型分析

测量大鼠腓肠肌细胞介电谱,利用Cole-Cole方程的曲线拟合建立Cole-Cole数学模型参数。在100 Hz^100MHz频率范围,使用Agilent 4294A阻抗分析仪对电场与肌纤维方向呈平行和垂直的大鼠腓肠肌进行了阻抗测量,并利用Cole-Cole方程的数值计算,对细胞介电谱、Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、电导率虚部频谱和损耗角正切频谱进行曲线拟合分析和残差分析,比较电场与肌纤维方向呈平行或垂直两种情况的介电行为区别。结果表明:骨骼肌细胞的介电弛豫具有两个特征频率,其平行方向的特征频率低于垂直方向;平行方向的介电增量高于垂直方向的介电增量;平行方向的低频极限量高于垂直方向的低频极限量;平行方向和垂直方向的介电常数高频极限量相等;平行方向和垂直方向的电导率高频极限量存在一定差距。平行方向的电导率虚部频谱和损耗角正切分别高于垂直方向的值,但是,平行方向的电导率虚部最大值低于其垂直方向的值。腓肠肌细胞的介电常数和电导率存在频率依存性和各向异性,其介电行为存在α和β两个介电散射,并满足Cole-Cole数学模型。

粉粒农业物料水分测量方法探讨

综述国内外物料水分测量的研究,系统地比较研究了物料水分的测量方法及其原理,分析并介绍了粉粒农业物料的水分特性和测量方法,对常用的粉粒农业物料水分测量方法(中子测定法、红外线测定法、电导测定法和电容测定法)进行了评述。通过比较,提出了基于电容湿度传感器的粉粒农业物料的自动化水分测量系统的研发要求及应用前景。

测量多层膜结构中薄膜厚度的一种新方法

提出一种基于平行板电容测微原理进行多层膜材料的测厚方法。该方法用有效电极直径Φ3 mm电容传感头,通过变化空气隙Δh进行多次测量,对输出电压V值进行线性拟合,得到空气隙与测量电压的关系,计算出被测厚度,测量精度达0.01μm。若采用有效电极直径Φ1 mm传感头,测量精度可达0.001μm。通过理论分析和实验证实,该方法不需对被测材料提前标定相对介电常数,不需特殊制备样件,是非接触测量,测量方法简单、成本低。因此适用于各种薄膜、特别是多层结构膜的无损膜厚测量及平面度测量。

时空联合调制型空间外差干涉成像仪运动误差评估与校正

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)在对目标推扫成像过程中,指向镜推扫误差、指向镜定位误差或卫星运动平台振动等会引起目标对应像点(x′,y′)偏离理想位置(x,y),导致其与相邻的若干空间分辨单元之间存在光谱掺杂现象,进而影响干涉数据重构及复原光谱精度。基于TS-SHIS机理,针对运动误差引起的目标光谱线性混叠、不同程度的地表反射率差异对复原光谱精度的影响等问题进行了分析;建立了以相邻目标掺杂比、地表反射率差异为变量的混合目标干涉函数关系。依据MODIS卫星载荷观测数据,对中国地区不同空间分辨率地表反射率差异进行了分析;以相对光谱二次误差为评价函数,讨论了典型高轨平台姿态参数对不同空间分辨率目标复原光谱精度的影响,该研究为下一代高轨、高时空分辨温室气体探测技术提供技术基础。