[实用新型]电介物质介电系数微波测量探头及由其构成的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波频率下电介质物质介电系数的测量技术，更为具体地说，是涉及一种用于以微波测量电介质物质介电系数的探头，以及由其构成的物质介电系数微波测量装置。

背景技术

物质介电特性的测量在微波工程、微波物质处理过程、微波化学及生物医学工程中都有着非常重要的作用。人们通过测量物质的介电系数了解物质的介电特性，由此，产生了多种微波测量方法用于物质介电系数的测量。

在测量方法中，非谐振法相对简单。在非谐振法中，基于同轴线的传输-反射法在宽带测量中得到了广泛的应用，而且对从高损耗到低损耗的物质的介电系数的测量都达到了较高的精度。

在一些微波化学反应中，因为反应物是复杂的混合物，且随时间变化，通常用等效介电系数描述反应中分子极化特性。通过测量介电系数推知反应进行的情况，但介电系数随微波频率、温度及反应时间改变而改变。因而，需要由在线测量装置来反演反应物的介电系数。但是，在多数情况下，如果采用传统的测量和反演方法，反应物的介电系数难以实现在线测量。近来在微波技术中，人工神经网络计算模型作为一种非传统的有效方法已逐渐得到人们的认可，采用人工神经网络计算模型反演反应物的介电系数成为可能。目前采用人工神经网络计算模型反演反应物的介电系数，是直接用探头与待测介电系数的物质直接接触进行微波测量。微波测量所使用的探头为由外导体、内导体和位于它们之间的绝缘体构成的同轴探头，其测试终端通常为平端面，有的为内导体外凸的平端面，或为内导体内缩的平端面。现有技术使用的微波测量同轴探头存在的不足，一是同轴探头不便于插入到待测介电系数物质内，二是没有考虑同轴探头测试端面与待测介电系数物质的接触面积对介电系数测量灵敏度的影响，致使现有技术通过人工神经网络计算模型反演反应物的介电系数的精度还不够高，还难以满足电介物质介电系数测量精度的要求。

实用新型内容

针对现有电介物质介电系数微波测量的技术现状，本实用新型的目的旨在提供一种新结构的电介物质介电系数微波测量探头及由其构成的微波测量装置，以克服现有技术的存在的测量精度不高、难以满足宽带在线测量要求的等问题。

本实用新型提供的电介物质介电系数微波测量探头，包括同轴结构的外导体、内导体及位于内外导体之间的绝缘介质，探头插入待测介电系数物质的测试终端为斜切口结构，另一端设计有使探头接入测量系统的同轴接口。

为了更好的解决本实用新型所要解决的技术问题，本实用新型还可进一步采取以下技术措施。下述各项技术措施可单独采取，也可组合采取，甚至一并采取。

在本实用新型的上述技术方案中，所述绝缘介质可以为空气，也可以为固体绝缘介质；优选固体绝缘介质；进一步优选聚四氟乙烯。

在本实用新型的上述技术方案中，所述探头测试终端斜切口的斜切角一般在20°～60°的范围；所述外导体的外柱面优先考虑由不同直径柱面构成的阶梯结构柱面；所述使探头接入测量系统的同轴接口最好采用标准的“N”型接口。

由上述电介物质介电系数微波测量探头构成的物质介电系数微波测量装置，包括所述结构的探头和盛装待测介电系数物质的密闭金属容器，所述密闭金属容器由容器罐体和容器罐盖构成，容器罐盖上设计有与探头外导体外柱面相匹配的插入孔。

在上述物质介电系数测量装置中，所述插入孔最好位于容器罐盖的中央；位于容器罐盖中央的插入孔直径最好介于探头外导体构成阶梯柱面的两外径之间，以保证测试时探头只能插入半径较小的部分，而半径较大的部分不能插入，探头插入的深度保持不变；所述容器罐体和容器罐盖最好采用螺纹盖配联接，以便于容器罐盖和容器罐体之间拆装。当然也可采用其他联接结构，如止口联接结构。