基于微波諧振腔技術(shù)的水分儀設(shè)計(jì).pdf

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

2、術(shù)的水分儀設(shè)計(jì)”對(duì)采用諧振腔進(jìn)行物質(zhì)水分測(cè)量所涉及的理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究：
　　首先，通過(guò)系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)外微波法物料水分測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在現(xiàn)有水分測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，指出紅外法、中子法、自由空間微波法在水分測(cè)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(shè)計(jì)本論文系統(tǒng)所需的相關(guān)理論基礎(chǔ)。論文從麥克斯韋方程出發(fā)，詳細(xì)論述了微波諧振腔內(nèi)的電磁場(chǎng)分布、邊界條件、微波的網(wǎng)絡(luò)分析、時(shí)域有

3、限差分法等內(nèi)容，進(jìn)而說(shuō)明了本論文系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的由來(lái)及相關(guān)條件。
　　再次，從諧振腔微擾原理出發(fā)，利用時(shí)域有限差分法（FDTD）對(duì)諧振腔空間進(jìn)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(chǔ)，分析了傳感器和物料作用后的內(nèi)外電磁場(chǎng)分布，利用CST軟件，研究了諧振腔空載、無(wú)耗條件、有耗條件下的諧振頻率等參數(shù)與物質(zhì)含水率的關(guān)系：均近似成線性關(guān)系，從而驗(yàn)證了本文所述理論的正確性與模型的可行性。
　　同時(shí)，設(shè)計(jì)了與傳感