一種基于矩形波導(dǎo)的液體介電常數(shù)測量方法研究.pdf

1、在微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，微波化學(xué)反應(yīng)器是系統(tǒng)的核心部分。在使用波導(dǎo)型微波化學(xué)反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)研究中，多數(shù)液相化學(xué)反應(yīng)都是在置于波導(dǎo)中心的試管或燒杯中進(jìn)行。在液相微波化學(xué)反應(yīng)過程中，實(shí)時得到液體的復(fù)介電常數(shù)對理解化學(xué)過程有重要的意義。 通常有很多基于波導(dǎo)的方法可以測量得到液體的復(fù)介電常數(shù)，例如：波導(dǎo)終端短路法、諧振腔微擾法、波導(dǎo)微擾法等。這些方法都各有優(yōu)點(diǎn)，但用在需要實(shí)時得到反應(yīng)過程中液體的復(fù)介電常數(shù)時就有些不便，如采用諧振腔微擾法就必

2、須不斷地取樣以測量得到液體的復(fù)介電常數(shù)，而終端短路法和波導(dǎo)微擾法較適合固體樣品的復(fù)介電常數(shù)測量。本文基于BJ-22波導(dǎo)系統(tǒng)，通過測量S參數(shù)來計(jì)算液體復(fù)介電常數(shù)的方法來解決這個問題。即先測量得到S參數(shù)，然后用得到的S參數(shù)來計(jì)算液體的復(fù)介電常數(shù)。 首先，在理論上研究了盛滿液體的試管加載的波導(dǎo)系統(tǒng)(二維)S參數(shù)的計(jì)算，給出了三維情況下利用有限元方法求解電磁場從而獲得S參數(shù)的方法。 然后用基于有限元的數(shù)值模擬方法來研究實(shí)際波導(dǎo)系

3、統(tǒng)中，S參數(shù)隨入射波頻率、液體介電常數(shù)、液體柱高度等的變化規(guī)律，得到了在這些情況下，試管壁存在對S參數(shù)的影響，并討論了波導(dǎo)系統(tǒng)中寬邊和窄邊開口以及試管加載時傾斜角等問題對S參數(shù)的影響。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以減小這些問題引起的S參數(shù)的測量誤差。 用S參數(shù)來計(jì)算液體的復(fù)介電常數(shù)，通常有迭代法和圖解法。迭代法需要CPU時間長、內(nèi)存大而且可能出現(xiàn)不收斂的情況；而圖解法需要得到幾乎每個頻率點(diǎn)的S參數(shù)值才能得到準(zhǔn)確的介電常數(shù)。 本