[發(fā)明專利]表征液體材料寬帶復(fù)合介電常數(shù)的反應(yīng)池

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110267026.9
• 申請(qǐng)日: 2011-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN102435857A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐曉東;胡柏星;何其慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液體材料在寬帶范圍內(nèi)的連續(xù)表征方法及實(shí)現(xiàn)裝置。

背景技術(shù)

微波技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)代生活和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，然而液體材料的復(fù)介電參數(shù)在寬帶范圍內(nèi)的連續(xù)表征仍是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。目前常用的液體材料的檢測(cè)技術(shù)主要采用駐波法，無法實(shí)現(xiàn)液體材料在寬帶范圍內(nèi)復(fù)介電常數(shù)的連續(xù)檢測(cè)。因此開發(fā)新型的可用于液體材料在寬帶范圍內(nèi)的復(fù)介電常數(shù)的連續(xù)表征技術(shù)是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提出一種利用微波同軸法測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液體材料的復(fù)介電常數(shù)在寬帶范圍內(nèi)的連續(xù)表征的方法與裝置。尤其是提出一種表征液體材料寬帶復(fù)合介電常數(shù)的反應(yīng)池和利用所述微波反應(yīng)池中的液體材料的復(fù)介電常數(shù)在寬帶范圍內(nèi)連續(xù)表征的方法。

本發(fā)明技術(shù)方案是：表征液體材料寬帶復(fù)合介電常數(shù)的微波反應(yīng)池，包括高頻接頭，導(dǎo)流口，高頻中心導(dǎo)體，圓柱式反應(yīng)池，導(dǎo)流口，高頻接頭；高頻接頭為二只，安在圓柱式反應(yīng)池的兩端，其中第一高頻接頭通過波導(dǎo)輸出到反應(yīng)池，并通過由中心導(dǎo)體和反應(yīng)池構(gòu)成的同軸系統(tǒng)傳輸?shù)降诙哳l接頭；在靠近反應(yīng)池兩端的側(cè)壁上設(shè)有有進(jìn)和出的兩個(gè)導(dǎo)流管。使待測(cè)液體材料分別通過這兩個(gè)導(dǎo)流管端口導(dǎo)入和導(dǎo)出。

反應(yīng)池內(nèi)徑比中心導(dǎo)體的外徑為2-3。

微波反應(yīng)池中的液體材料的復(fù)介電常數(shù)在寬帶范圍內(nèi)連續(xù)表征的步驟，按波導(dǎo)的傳播順序包括以下過程：

（1）、利用矢量分析儀產(chǎn)生需要的寬帶微波，并通過同軸導(dǎo)線與微波反應(yīng)器輸出端的高頻接頭相連接，接口選擇可根據(jù)專用同軸導(dǎo)線的輸出端口進(jìn)行設(shè)計(jì)對(duì)接；

（2）、從矢量分析儀產(chǎn)生的寬帶微波輸出到反應(yīng)器，其中第一的高頻接頭通過波導(dǎo)輸出到反應(yīng)池，并通過由中心導(dǎo)體和反應(yīng)池構(gòu)成的同軸系統(tǒng)傳輸?shù)降诙哳l接頭；反應(yīng)池的內(nèi)徑和中心導(dǎo)體的外徑之比滿足測(cè)試帶寬的截止波長(zhǎng)，反應(yīng)池內(nèi)徑比中心導(dǎo)體的外徑為2-3；可滿足測(cè)量帶寬的要求，相應(yīng)的阻抗?jié)M足50Ω。

（3）、將第二高頻接頭與專用同軸導(dǎo)線連接，將波導(dǎo)輸出作用于池中的信號(hào)導(dǎo)入矢量分析儀，構(gòu)成一測(cè)試回路。

（4）、利用掃頻分析法，實(shí)現(xiàn)液體在寬帶范圍內(nèi)的連續(xù)測(cè)試。

（5）、在靠近反應(yīng)池兩端的側(cè)壁上設(shè)有有進(jìn)和出的兩個(gè)導(dǎo)流管，使待測(cè)液體材料分別通過這兩個(gè)導(dǎo)流管端口導(dǎo)入和導(dǎo)出，以保證液體樣品測(cè)量的連續(xù)性。

器件所適用的微波帶寬范圍可以達(dá)到20GHz。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：（1）使用同軸檢測(cè)技術(shù)，連續(xù)動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)20GHz；（2）兩端具有導(dǎo)流通道，可實(shí)現(xiàn)流體材料的連續(xù)測(cè)試；（3）圓柱形反應(yīng)池可根據(jù)需要放大和減小，以實(shí)現(xiàn)弱極性到極性液體材料寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的材料介電常數(shù)測(cè)試，具有極高的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是表征液體材料寬帶復(fù)合介電常數(shù)的反應(yīng)池結(jié)構(gòu)圖。

圖2?高頻接頭結(jié)構(gòu)的端面示意圖。

圖中高頻接頭1、中心導(dǎo)體2、反應(yīng)池3、導(dǎo)流管4。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體裝置：高頻接頭；導(dǎo)流口、高頻中心導(dǎo)體；圓柱式反應(yīng)池，導(dǎo)流口，其工作帶寬可達(dá)14GHz。

所述的中心導(dǎo)體與高頻接頭之間采用具有低介電性的材料隔斷，如聚四氟乙烯，且該結(jié)構(gòu)具有一定的自密封特性。

與中心導(dǎo)體、圓柱形反應(yīng)池，高頻接頭構(gòu)成一個(gè)可用于液體樣品測(cè)試的封閉結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可根據(jù)樣品復(fù)介電常數(shù)常數(shù)的大小做適當(dāng)調(diào)整，其長(zhǎng)度范圍可達(dá)10CM。

例如：針對(duì)弱極性液體材料測(cè)試帶寬在14GHz內(nèi)的復(fù)介電常數(shù)測(cè)試方案：

由于被測(cè)試液體材料為弱極性液體材料，為提高測(cè)試精度，在測(cè)試時(shí)取反應(yīng)池的長(zhǎng)度為10厘米。其構(gòu)造結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1）、檢測(cè)器件的前端為高頻接口，本例采用標(biāo)準(zhǔn)的N型母接口形式，如圖2所示，其外形尺寸為5/8英寸的螺口以和矢量分析儀的標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)接。

2）、按矢量分析儀的標(biāo)準(zhǔn)接口要求，接口的標(biāo)準(zhǔn)阻抗需滿足50Ω。在本實(shí)例中本反應(yīng)池的內(nèi)徑為9.3mm；中心導(dǎo)體的外徑為4mm；則其內(nèi)外徑之比為：????????????????????????????????????????????????，相應(yīng)的波導(dǎo)阻抗為：，相對(duì)誤差為1%，基本滿足50Ω阻抗的要求。相應(yīng)的測(cè)試帶寬臨界波長(zhǎng)為,相對(duì)應(yīng)的微波頻率為，則該器件的可適應(yīng)的工作帶寬為14GHz.

3）、反應(yīng)池內(nèi)部將反應(yīng)池和中心導(dǎo)體隔離的部件為絕緣的材料，本案例中選用介電常數(shù)較低的聚四氟乙烯材料并作為支架使用；