介質不完全填充微擾法測量研究.pdf

1、隨著人們對微波理論和技術研究的深入，微波在國防、工業(yè)、農業(yè)、生物、醫(yī)療、醫(yī)藥等領域的應用研究取得了巨大的進展。但是，由于人們對微波對物質的作用，尤其是對生物組織等媒質的影響及其作用機理缺乏深入地認識，使微波在這些領域的應用受到了限制。 由于介電常數(shù)表征了介質對微波的宏觀響應特性，因而成為微波能應用中不可或缺的參數(shù)。多種測量介質介電常數(shù)的方法得到了應用，傳輸線法和諧振法是其中的典型方法。本文比較了各種方法的特點及應用范圍，其中諧振

2、腔微擾法因為其在測量中反演方便、準確度高而被廣泛應用，特別是樣品用量少的特點使微擾法成為測量生物組織介電常數(shù)的重要方法。 本文根據諧振腔微擾理論中的假設條件，利用基于有限元的數(shù)值模擬方法研究分析了測試儀器、腔體耦合孔、腔體寬邊介質插入孔開孔、液體介質容器以及介質偏角等對諧振腔微擾法測量精度的影響，從場分布的角度分析了微擾法測量誤差的主要來源，對組建測量系統(tǒng)以及減小測量誤差具有重要的參考價值。 采用微擾法測量了部分常用有機

3、溶劑的介電常數(shù)，并在此基礎上提出了實現(xiàn)諧振腔不完全填充測量的兩種方法：相鄰狀態(tài)比較微擾法和斜率計算法。相鄰狀態(tài)比較微擾法：將圓柱形介質插入諧振腔，用兩個相鄰的插入深度諧振狀態(tài)的變化代替滿填充介質與不填充介質時諧振狀態(tài)的變化，利用微擾計算公式得到介質介電常數(shù)；斜率計算法：首次提出利用介電常數(shù)與不完全填充腔體諧振狀態(tài)的線性關系，對標準介質的這種線性關系進行擬合得到準確的線性函數(shù)，用其計算待測量介質的介電常數(shù)。這兩種方法在一定程度上克服了諧振