【doc】用于微波液体介质测量的一种简易窄流式介质腔

【doc】用于微波液体介质测量的一种简易窄流式介质腔 用于微波液体介质测量的一种简易窄流式 介质腔 容.该装置也可用于生产线上测量增量电容和 离敷电容电路的输出电压直接示被测电容 值,用单个电阻器的测量电容,其准确度为l .若睫用一个电容传感器代替C,增量电容 装置也可用于非电量测量.该系统有一个吸引 力的恃陛恳电路对频率不敏感,然而它受元件 的线性工作范围的限制.若使用微处理器使参 数和量程选择自动化,可进一步提高系统的灵 活性. (袁凤译自IEEETrans.Instrum.Mea1. 1989,38.No.4.922~925) 用于做波液体介质测量的一种 简易窄流武介质,胜 只需针对未注样品时的空腔而言. 1.前曹 液体介质的微渡特胜测量已有许多文献介 绍.其中时域频谱法(TDS),常称少量取样 法,用得较多.该只需在传输线无反射窗 口的某一段注入样品,准确度也较高,但在腔 体注入和排空样品过程中操作不便,必须时常 拆卸传输线段,难以保证测量结果的重现性. 这是由于实际系统连接中连接头和负载不连续 性造成残余反射的结果.使用诸如APc一7这类 精密同轴连接头也不能令人满意的解决此问 题. 这类问题在反射型测量系统中尤为突出, 因为此时需要准确给出反射阻抗(短路和开 路)和样品之间的相位差.本文所介绍的穿流 武腔体可以避免这类问题,因为腔体是永远地 装在系统中,影响反射阻抗的传输模式分析也 2.样品腔 在早期文献中,有一种样品腔是针对冰冻 生物组织的时域频谱法测量而设计的.本文所 叙述的腔体是它的改进和发展.逸种腔体类似 平板传输线类型,象同轴线一样形成自由空间 TEM波传播方式.图l为基本结构.平板(A) 隔开间距h=5.53ram,通过衬垫(B)固定在 板(C)的两边,板(C)引出电磁场信号. 衬氆的尺寸是这样选择的:它使平板传辅线具 有500阻抗,. 其巾心导体(D)的外径(w) 与50Q同轴线的中心导体相同,即为3.04mm 50Q同轴线的外导体内径(x)为7mm. 平板传输线段直接与500同轴连接头(E) 连接,并与板(C)配合,二种传输线的中心 导体是连续的.在平扳传辅线的中心,有=个 cL削面 -ra m 帅一. 1[ m 呻 7 『, 砧 h 吼 = ? 卡 R 唪 睦 癌 输 悖 匾 醇. 聚四氟乙稀(PTFE)介质窗(F),厚度l= - 5mm,装在与平板传输线垂直的管道(G) 中,其操度是这样选择的:注人介质肘,特性 阻抗应为500.这样,表面上看来,系统是无 反射的.窗口之间的空阃d可以调节,图中选 为3mm.液体通过腔体开口由馈送管和密封 垫(H)引入,事实上是流动的. 该系统可以动态地研究液体介质,不像其他基 于同轴线腔体的设备存在不连续性,需要值班 监刹反射特性.圉1注llJj装拦的各种R’, 2是现场照J(略). 5.测量 该腔俸主要设计米研究不纠糖分溶液的温 度影响和浓度.但是,为了它的实用价 值,我们通过其他设备的校准程序,针对不同 成分的酒精作了一系列测量.从100MHz~-410G Hz频段,对异丙醇,丁醇,甲醇和水的介质频 谱特性测量来看,其结果与最新发表的其他方 法所获数据差异很小..? 掼I量工作是这样进}的:砸单通道时域频 谱仪(带1817取样头的HPI80C取样示波器) 上传输阶梯脉冲,时间基准由短程输入脉冲段 提供,在空载时,传输的阶梯脉冲取平均值, 井由信号接收器件存储起来(模拟数据处理器 DATA600,0),然后变换为微计算机可接受 的信息j于是可在腔体中现场注人样品液体并 重复铡量.随后将这些存储的脉冲经傅里叶 (Fourier)变换为频域数据,给出样品腔与 空腔的幅度比率,这比率为传输矢量比,用于 计算复数介电常数. 4.结果 本装置实验所得的典型囊iIf特性觅图S釉 图4(均略).从选些不同弛葺财甸,静盎介 电常数和高频介电常数相对弗_蕞可多她表i( 略)比较结果. 3GHz以上频率,水的铡量鲡果率够理 想,这是因为:嵩介电常数(绚为75)舶永样 品,在2.8GHz时相当于四分之一波长的样品 长度(约smm)此时,应用Newto~技术解恃 输线超越方程成为问题.但是,使用较短的腔傩 测量高介电常数样品可以轻易解决迭一用难? 从上表看出,撒开反常情况不论所得结 果与有关文献发表值符合得很好.何况奉累筑 具有简单连续监测的特点.表中弛球时闻的 偏差较大,这是因为所有参量都是通过数据线 性化处理得到的,值在复平面上回归方法存 在~Debye弛豫作用产生一定的误差.表中其 他值都从回归曲线截矩得到,离散性小于临界 扰动.括弧中给出的值是在最太损耱园教点 由频率计算的值,与已发表的致据崔较近. (张关汉译自”J.Phys.EIscj.Instrum. l989,22,NO.4,269-271) 警 熹 警 鼍 警 ? 鼍 缸 日{‘神’_??擀 更 因工厂排印 16页应下接第l9 拂’??睁 懂 ,睾 止毫 ? { 有误,奉刊No.1第 页.特向读者致歉.i ??睁????????毒 ‘ , 封面设评:赵松年 —一 66一. 1990年8月25日出版 q?涠嚣潭蕴迥羞羁疆誓墨叠叠—墨?曩裹期q_目埔1t;. iL?’li{f