双组分织物含水率的微波谐振腔法测量技术

针对染整过程中多组分织物含水率准确检测问题,提出了一套基于微波谐振腔法的织物含水率检测系统。首先,基于Bruggeman-Hanai介电混合模型,结合织物结构特征建立了单组分织物含水率与介电常数的关系模型;通过考虑织物厚度与多组分织物组分配比的影响,建立了双组分织物含水率介电常数模型。接着,开展湿度均匀的纯棉、涤纶、混纺织物的介电常数测量实验,采用贝塞尔拟合方法,得到双组分织物介电常数模型的系数,从而获得了不同材质、厚度、组分配比下织物含水率与介电常数的关系模型。通过比较实验织物样品含水率与理论模型预测结果发现,二者吻合较好,均方根误差小于5%,从而验证了双组分织物含水率介电模型的可行性,为后续纺织品含水率检测提供技术支撑。

基于微波谐振腔的管内流体温度测量方法研究

提出一种新的管内流体温度测量方法,该方法以微波谐振腔测量液体复介电常数为基础,结合Debye和Cole-Cole方程,反演得出被测液体温度值。首先简要介绍常用管内流体温度测量方法存在的不足,其次,详细介绍测量系统工作原理,以两种工作模式TM 010和TM 011为例,测量纯水展开实验。通过对比两种工作模式下的测量结果,证实了所提出方法在准确测量被测材料复介电常数的同时,可以实现快速准确的温度测量。测量结果表明,TM 010模式时Cole-Cole方程的虚部计算方式误差最小。所提方法可解决目前管内流体温度测量中开口测量安全隐患大及方案复杂等问题。

铷原子钟微波谐振腔的发展与应用

随着现代通信技术以及市场需求的发展,铷原子钟产品不断更新迭代,正在向小型化、高性能的方向发展。微波谐振腔作为铷原子钟的核心部件,正在不断向小型化方向发展。本文阐述了铷原子钟工作原理以及微波谐振腔的谐振理论,分析了铷原子钟常用的谐振模式及其场分布,介绍了铷原子钟微波谐振腔的发展以及模式转变,由此发展了填充陶瓷介质的TE_(111)标准谐振腔以及模式类似TE_(011)的非标准谐振腔。铷原子钟微波谐振腔未来也将继续向着体积更小、性能更高的方向发展。

利用场耦合理论研究微波谐振腔

根据 Maxwell方程 ,微波腔中的实际微波场可以按微波腔的模式展开 ,从而确定微波腔的工作特性 (如 :工作频率、场分布等 ) ,但是实际微波腔的模式很难求解。从 Maxwell方程出发 ,根据微波腔的具体边界 ,将微波腔分成 :规则形状微波腔和非规则部分 ,建立实际微波腔模式同规则形状微波腔模式之间的场耦合方程 。

小型微波谐振腔用于蛋白质微波辅助酶解

采用微波谐振腔对细胞色素c以及牛血清白蛋白进行微波辅助酶解,通过电喷雾三级四极杆质谱对得到的肽段进行分析,证明该方法可用很低的微波功率将蛋白质彻底酶解为多肽.通过调整微波条件可以使蛋白质的酶解效率基本达到100%,细胞色素c和牛血清白蛋白的序列覆盖率分别为45%和26%.该方法不但可将蛋白酶解时间由传统方法的16 h缩短为20min,还将功率由使用微波炉时的数百瓦降至20 W.

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。

微波谐振腔微扰技术快速检测烟丝含水率

为快速准确地测定烟丝的含水率,采用基于微波谐振腔微扰技术扫描和最小二乘法建立了不同微波测量参数(输出电压、谐振频率、输出信号带宽、输出电压/带宽)与烟丝的含水率数学校正模型,并将检测结果与烘箱法的测定结果进行了比较。结果表明:①微波谐振腔微扰技术测定烟丝含水率时的检测精度与所选用的微波测量参数校准模型有关;②当采用信号带宽、输出电压/信号带宽—含水率校正模型时,烟丝含水率的测定误差均小于0.3%,符合烘箱法的精度要求。该法检测响应速度快(ms级),可用于烟丝及其它烟草制品含水率的快速检测。

强耦合双间隙微波谐振腔的特性分析

该文设计了一类适合用于较低频波段宽带多注速调管的新型微波谐振腔——强耦合双间隙腔,并采用了较精确的三维电磁场模拟计算程序ISFEL3D对其各种主要参数和特性做了详尽的计算和理论分析,结果表明,强耦合双间隙微波谐振腔工作于π模时具有特性阻抗高而且体积小的突出优点,同时π模频率与2π模频率的间隔明显增大。另外,该文还利用两种常用的集总元件等效电路对计算数据和结论进行验证,并对两种常用的等效电路的精确度做了讨论。

烟支湿度与密度检测的微波谐振腔传感器研究

对微波谐振腔微扰法检测基本理论和工作原理进行了论述,对微波作用的介电材料的电磁参数“介电常数”和“介电损耗”产生的相对变化进行了分析讨论,建立了烟支密度和湿度与谐振腔谐振曲线的频偏及半功率点带宽的数学表达式,设计制作了重入式微波谐振腔传感器.采用TM010谐振模,对烟支的密度和湿度进行了实时检测.以扫频法检测谐振腔空腔和有烟支状态下的幅频特性,获得谐振频率f、峰值功率p及半功率带宽ω.根据相关数学式得到了烟支的湿度和密度.该检测方法具有快速、连续、分辨力高、无污染和操作安全简便等优点.并且适用于工业现场在线测量.

微波谐振腔微扰测量法在线监测烟支湿度及密度

对微波谐振腔微扰法检测基本理论和工作原理进行了论述,给出了含有微量水分介质的等效介电常数的计算式,建立了烟支密度和湿度与谐振腔谐振点的频偏及半功率点带宽的数学表达式,设计了适用于烟支湿度密度连续测量的谐振器及检测系统,可实现烟支湿度密度的在线连续测量。该系统采用TM010谐振模,以扫频法检测谐振腔空腔和有烟支状态下的幅频特性,获得谐振频率、峰值功率及半功率带宽。根据相关数学式得到了烟支的湿度和密度。该检测方法具有快速、连续、分辨力高、无污染和操作安全简便等优点。

微波谐振腔蒸汽湿度测量系统不确定度分析

推导了微波谐振腔蒸汽湿度测量关系式的灵敏度系数;分析了压力和频率等直接测量参数的不确定度;以不同压力及湿度的湿蒸汽为例,分析湿度测量关系式中各计算参数的不确定度,合成了蒸汽湿度测量系统的标准不确定度,分析了蒸汽压力和湿度变化对系统不确定度的影响;确定了考虑参数测量、腔体热膨胀、取样误差、腔体内壁沉积水膜等因素时系统的综合不确定度.结果表明:系统综合不确定度uz≤0.764%;随着蒸汽湿度和压力值的增大,蒸汽湿度测量系统的合成标准不确定度变大;系统压力测量引入的不确定度较小,可以忽略,而频率测量引入的不确定度较大,谐振频率的准确测量是确保系统测量精度的关键.

在线测量汽轮机排汽湿度的微波谐振腔结构优化

基于谐振腔微扰测量汽轮机排汽湿度,谐振腔起传感器的作用,谐振腔结构对测量的准确性和精确性具有重要影响。根据汽轮机内湿蒸汽特点,分析确定谐振腔类型及其工作模式和基本工作频率。利用ANSOFTHFSS9.0软件,对用于汽轮机排汽湿度测量的微波谐振腔的腔体结构、腔体两端分隔器及谐振腔与波导的耦合结构进行了仿真设计及优化。椭圆孔具有最好的耦合效果,端部采用三圆环网格分隔器结构最优。计算及测试表明,谐振腔具有良好电磁特性,其空腔品质因数可达到12×104。模拟分析了谐振腔及其连接件对湿蒸汽两相流场的影响,优化确定谐振腔迎风端结构。谐振腔入口壁面制成楔形有利于提高测量的精度。

流动湿蒸汽湿度测量微波谐振腔结构分析

在建立汽液两相流数值模型基础上,对微波谐振腔进行了气动和两相流取样分析,设计了一种带楔形取样前段具有圆环网栅端面的圆柱形谐振腔。通过结果分析,定量计算了取样误差,给出了测量结果的修正公式。另外还计算了典型工况下谐振腔的干扰长度,这对腔体在现场的安装运行具有一定的指导意义。最后对谐振腔进行了电磁分析,腔体结构满足电磁特性。表明该谐振腔具有流动湿蒸汽湿度测量的合适结构。

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。

微波等离子化学气相沉积金刚石膜新型微波谐振腔设计

提出新型微波谐振腔用于化学气相沉积金刚石薄膜,腔体有效体积可以调节,采用环形介质窗口,置于沉积基台的下方,允许产生较大并且温度较高的等离子体。同轴内导体与沉积台相连接,微波从谐振腔底端传输经同轴导体耦合进入腔体。采用有限元的方法优化谐振腔的尺寸,使其能耦合进更大的微波能量,优化后,最大电场区域位于沉积台上方,并且均匀分布,在腔体内其它区域和介质窗口附近电场强度则很小,满足设计要求。采用时域有限差分法模拟了谐振腔在一定微波输入功率下产生等离子体的特性,并对设计的谐振腔进行试验研究,实验观察到的等离子体位置与模拟结果一致。

基于SVM多元非线性回归的微波谐振腔谷物含水率测量法(英文)

使用微波谐振腔对物料含水率测量过程中,减少谐振参量与含水率多元非线性回归过程的误差是影响测量精度的主要因素。针对这一问题,建立了一种基于支持向量机多元非线性回归模型,并确定了其中谐振频率、品质因数和环境温度的特征值、贡献率。应用SVM-KM对该模型进行实验研究,利用50组数据对模型进行训练并验证其学习性能,利用另外15组数据验证其泛化能力。实验表明,该方法能够实现微波谐振腔物料含水率的软测量,且小样本条件下比神经元网络具有优势。对SVM多元非线性回归泛化性能进行测试,其均方根相对误差为1.06%,平均绝对相对误差为0.96%,最大绝对相对误差为1.16%。

YBaCuO块材制备高Tc超导微波谐振腔的研究

本文介绍利用YBaCuO材料，烧结的高Tc超导微波谐振腔，在液氮温度(77K)测得腔体的无载品质因素为5．5×10^4，谐振中心频率14．025GHz，显示了高Tc超导材料YBoCuO块材的微波特性。

蒸汽湿度微波谐振腔热膨胀自补偿测量系统研究

研究了微波微扰法测量湿蒸汽过程中热膨胀因素对谐振腔传感器的影响,建立了系统工作频率的热膨胀校正方案,并提出了具有热膨胀自补偿功能的蒸汽湿度双腔测量系统.针对谐振腔传感器受热膨胀的实验环境,给出了谐振腔热膨胀过程的实测结果,分析并比较了上述系统与现有的单腔湿度测量系统之间在热补偿方面的优势.结果表明:该系统能够实现蒸汽湿度高精度在线测量,其湿度测量误差约为±1%,其热补偿能力是单腔湿度测量系统的40倍左右.谐振腔热膨胀测量实验证明了频率校正方法的有效性.

微波谐振腔中电子与微波作用的非稳态过程研究

在微波腔中微波场影响电子的运动,同时电子束作为电流源也产生辐射,影响微波场,这种相互作用包含线性和非线性过程。根据Maxwell理论,微波腔中的实际微波场可以按微波腔的模式展开,而且不同模式与电子束之间的相互作用不同。将电子束作为激励源,根据Maxwell方程和电子受到的洛伦兹力,建立不同模式在电子束作用下的激励方程和电子束电子在不同模式作用下的运动方程(即微波谐振腔中电子束与微波场相互作用的自洽方程组),并由此进一步分析一维情况下单间隙微波腔中微波建场、辐射场呈指数增长和饱和等非稳态作用过程,该过程涉及到电子束与微波作用的线性和非线性过程。

盐分对微波谐振腔测量蒸汽湿度的影响

汽轮机排汽中含有盐分会改变湿蒸汽的介电性质,势必对湿度测量结果产生一定影响.将电导率引入纯净湿蒸汽复介电常数关系式和湿度测量关系式,定量分析了电导率对湿蒸汽介电性质及蒸汽湿度测量精度的影响.结果表明:湿蒸汽复介电常数的实部随微波波长增大、电导率提高、湿度增大、温度升高而变大;虚部随微波波长增大先增大后减小,随电导率提高、湿度增大、温度升高而变大;湿度测量偏差随电导率提高、湿度增大、温度下降、工作频率降低而增大;汽轮机排汽中的盐分对湿蒸汽复介电常数的影响很小,湿度测量可以达到较高的精度.