基于微波諧振腔技術的水分儀設計.pdf

1、在航天航空領域中，飛行器前期的制件環(huán)節(jié)、組裝連接環(huán)節(jié)、推進劑儲藏環(huán)節(jié)、飛行中監(jiān)控環(huán)節(jié)、地球外環(huán)境物質探測環(huán)節(jié)等都需要對物質含水率進行測量和分析。物質中水分含量的定量分析已經(jīng)被列為各類物質理化分析的基本參數(shù)之一，往往會影響到物質本身的一些特殊的性質及性能參數(shù)。因此，研制出體積小、便于攜帶和測量、可以適應多種測量、多種環(huán)境及用途，高精度、智能化的物質水分儀是一項亟待解決的科研問題，也有廣闊的工程應用前景。
　　本論文“基于微波諧振腔技

2、術的水分儀設計”對采用諧振腔進行物質水分測量所涉及的理論、方法和關鍵技術進行深入的研究：
　　首先，通過系統(tǒng)分析國內外微波法物料水分測量技術的發(fā)展現(xiàn)狀，在現(xiàn)有水分測量方法的基礎上，指出紅外法、中子法、自由空間微波法在水分測量中存在的不足，基于此提出了一種微波同軸諧振腔水分傳感器。
　　其次，分析討論了設計本論文系統(tǒng)所需的相關理論基礎。論文從麥克斯韋方程出發(fā)，詳細論述了微波諧振腔內的電磁場分布、邊界條件、微波的網(wǎng)絡分析、時域有

3、限差分法等內容，進而說明了本論文系統(tǒng)的各項參數(shù)指標的由來及相關條件。
　　再次，從諧振腔微擾原理出發(fā)，利用時域有限差分法（FDTD）對諧振腔空間進行網(wǎng)格劃分并求解，建立了諧振腔傳感器仿真模型。以該模型為基礎，分析了傳感器和物料作用后的內外電磁場分布，利用CST軟件，研究了諧振腔空載、無耗條件、有耗條件下的諧振頻率等參數(shù)與物質含水率的關系：均近似成線性關系，從而驗證了本文所述理論的正確性與模型的可行性。
　　同時，設計了與傳感