微波在水分快速分析测量技术中的应用

快速水分分析技术与粮食、造纸、木材、纺织、制药、化工等国民经济一些重要部门的发展都有十分密切的关系.微波测水法由于精度高、适用范围广、探头不需接触样品便于在生产流水线上对原料水分进行连续测定、监控,因而为快速水分分析提供了一种强有力的新工具.下面我们结合研制微波粮食水分仪的实践,谈谈微波在水分快速分析测量技术中的应用. 一、测量原理 微波是一种超高频的电磁场,当它在谷物,木材等物料中传播时,如果物料中含有水分,那么水分子这种电偶极子会在电磁场作用下产生振动而消耗电磁场的能量,能量消耗的大小与水分子的多少即水…     

利用波导截止特性测量微波源辐射功率

 对波导的截止特性作了理论分析，并分析了利用该特性进行高功率微波功率测量的可行性及准确性。在远场条件下，利用该特性对工作频率为1.75 GHz的磁绝缘线振荡器进行了微波功率测量。测量结果表明：微波源辐射功率2.3 GW，辐射模式为TM01主模，实测辐射模式方向图与模拟计算结果一致，微波脉宽大于40 ns，未发现明显的功率击穿现象；使用波导截止特性测量微波功率是可行的，有利于防止接收喇叭的功率击穿，测量精度较高。     

宇宙微波背景辐射的发现

一、Penzias和 Wilson检测到 多余的天线温度 1963年初,在美国贝尔实验室,两位年青人把一台通讯接收设备改为射电望远镜,开始了他们的射电天文学事业.一位是来自哥伦比亚大学的A.APenzias,另一位是来自加利福尼亚理工学院的R.W.Wilson.两人都是在1962年取得博士学位的. 他们原来的计划是测量银河系内高纬星系的银晕辐射[1].他们的射电望远镜由天线和辐射计组成.采用的20ft喇叭型天线是该实验室于1960年为接收从“Echo”卫星上反射回来的信号而建造的,包括一个逐渐扩展的方形波导管(喇叭)和一个扇形旋转抛物面反射器.喇叭的顶点跟抛物面…     

用于测定精煤中全水分的微波测水仪

目前国内选煤厂测量洗精煤产品的全水分,都是使用烘干重量法.这种方法需要化验人员将煤样进行搅拌、缩分、天平称量两次、预烘于、烘干等一系列复杂操作,而且所需设备多而庞大(包括烘箱、称量天平、称量盘等设备).根据国际标准的规定,作一个精煤全水分测定,需要80min的时间.多年来广大选煤化验人员迫切需要改进这种笨重落后的化验工具与方法. 精煤中全水分测定的微波测水仪,是采用微波测量技术研制成的一种新型仪器.使用时,只需将煤样装满取样盒放入仪器中,即可在55s内自动显示出全水分值并打印出全水分值. 此微波测水仪的测量精度符合国家…     

微波分光实验中验证马吕斯定律的实验方法改进

文章中考虑了仪器本身辐射喇叭的强度矢量方向与接收喇叭的接收方向存在一定的夹角,从而改进了实验方法,推导出旋转角度与测量值之间的关系,大大减小了原仪器与操作方法的相对误差,精确的验证了马吕斯定律,有助于开拓学生的思维,培养学生的质疑能力,进而提高学生的创新能力。     

通用微波测湿仪的研制

目前在轻纺石油化工工业中,测量物质的含水量常用烘干失重法和蒸馏法.这种方法测量时间长,得出结果慢,不能及时指导生产,而且耗电量大,不利于节约能源.现介绍微波测量物质中含水量的新方法.介绍测量油类、药物与乙醇的方法和结果.这种方法在理化检验分析方面尚未引起注意.1.测湿工作原理[1,2] 当微波通过电介质物质时,由于物质的介电常数、介质损耗系数、比热、比重以及形状的不同,对微波的吸收、穿透和反射的性能也不一样.在比热、比重、形状相同的条件下,电介质物质对微波的吸收、穿透和反射性能主要决定于介电常数.含有水分的物质,其介电…     

喇叭有效口径渐变法测量高功率微波天线近场气体击穿

 设计了喇叭有效口径渐变法测量高功率微波气体击穿的实验方案,通过连续改变喇叭的有效口径改变天线近场的电场强度,使微波传输达到气体击穿的条件。介绍了实验原理及诊断方法,进行了L波段的高功率微波天线近场空气击穿实验,分析了实验中得到的典型波形。结果显示:脉宽30 ns、L波段的微波在0.4×105 Pa空气中击穿阈值为33.9 kV/cm。实验现象与设计吻合,验证了该方案研究微波气体击穿的可行性。     

无工质微波推力器推力测量实验

基于经典的电磁学理论, 本文建立了一套新概念空间推进装置-----无工质微波推力器系统, 这套装置可以直接把微波辐射能转换为推力而不需要任何推进介质. 与传统的空间推进装置不同, 该系统可以避免携带庞大的推进剂储箱并消除羽流对航天飞行器的污染. 该系统由集成在一起的圆台微波谐振腔、 微波源和负载组成, 其中微波源产生的微波辐射能被输入到圆台微波谐振腔内并形成纯驻波与电磁压强梯度, 从而沿圆台微波谐振腔轴线方向形成净推力. 本文根据随遇平衡原理, 通过克服推力器本身的自重和刚性阻力, 成功地测量出无工质微波推力器产生的净推力. 结果表明: 基于经典电磁学理论建立的无工质微波推进系统可以产生净推力; 当微波源输出2.45 GHz, 80---2500 W的微波功率时, 推力器产生的推力分布在70---720 mN范围内, 测量总误差小于12%.     

激光反射镜高反射率的精确测量——“GFS高反射率测量仪”

本文介绍用于可见至近红外的“GFS高反射率测量仪”的研制结果。该仪器根据在样品上两次反射的测量原理,采取单光路和用电流-频率变换器对光信号进行积分式统计计数方法,全部使用国产元件,达到了整机光电接收显示系统的高稳定性和高线性,此外,还采取一些必要措施减少仪器的系统误差.根据对精度的检验和分析,仪器在可见区的测量精度≤±5×10~(-4)在近红外区为≤±1×10~(-3).     

简式多量程微电流源数字计量仪及其应用

介绍了“简式多量程微电流源数字计量仪”的结构、原理及应用。该仪器可用于测量光电管中光电流与真空电离规管中离子流计量电路等各种微电流源领域中。     

用1～18GHz啁啾脉冲傅里叶变换微波光谱仪检测化学反应（英文）

傅里叶变换微波光谱仪是测量分子转动跃迁的主要工具,是研究分子转动光谱学的重要仪器。以量子力学为基础的转动光谱学对物质分子的结构分析以及破解射电望远镜所捕获的深空分子信号至关重要,这使得微波光谱仪在相关领域能发挥不可或缺的作用。目前,世界各国都在致力于研制和改进微波光谱仪以提高仪器的分辨率、灵敏度、以及应用范围,我国也正在该类仪器研制上进行积极的探索,期望为该领域做出应有的贡献。介绍了一种工作频段在1~18 GHz的宽带啁啾脉冲式傅里叶变换微波光谱仪的设计和研制。该光谱仪用于线性频率扫描的宽带啁啾脉冲信号由采样速率为1.25 GS·s^-1的任意波形发生器产生。宽带啁啾脉冲信号经混频和放大后可覆盖特定的频率范围,随即通过喇叭天线传播到样品真空室与超音速膨胀的气相样品分子束相互作用。样品分子被激发后发出的分子自由感应衰减信号由接收电路导出并放大,然后直接在高速数字示波器上数字化。该微波光谱仪的诸多电子器件均由计算机控制,利用开发的LabVIEW程序可实现仪器的自动化控制。应用气体喷嘴技术能有效降低待测样品气体束在检测室的转动温度,使仪器获得更好的检测灵敏度。应用多脉冲自由感应衰减技术能大幅度提高信号采样频率从而进一步提高仪器灵敏度。利用实验室研制的啁啾脉冲式傅里叶变换微波光谱仪对盐酸和叔丁醇的化学反应进行了监测,并成功检测到了该反应的产物叔丁基氯。通过测量天然丰度下反应产物叔丁基氯及其单取代37Cl同位素异数体的分子转动光谱数据,并利用光谱分析软件拟合这些数据后得到了叔丁基氯精准的光谱参数(转动常数,离心畸变常数,核四极耦合常数等)和分子结构信息。将以上参数和结构信息与高斯计算结果对比后证实了本实验宽带光谱仪检测到的光谱数据具有高精准度。通过对比前人所测的光谱数据进一步展示了该实验宽带光谱仪在低频范围内杰出的测试性能。     

中子测水分方法

工农业生产及科学研究中,经常需要测定材料的水分.过去常用“烘干称量法”,既费时间,又不能连续操作.如果遇到水分分布不均匀的材料,则取样误差大,更不能满足实际需要. 现已出现了许多测量水分的新技术:中子、微波、红外线、电阻和电容等方法均属之.本文将联系作者所参与的一些工作,着重评述中子测水法[1]的问题. 中子测水法的优点是:不要取样,因而不破坏物质结构,属于无损直接测量;中子源和探测器用金属壳与被测料隔开,可以防腐蚀及磨损;由于对大体积进行积分测量,所以测量的可靠性提高,对测量水分分布不均匀的材料有利;反应迅速、灵敏,测…     

双介质谐振器法测量超导薄膜的表面电阻

介绍了清华大学物理系研制的一个测量高温超导薄膜微波表面电阻的系统,展示了测量的原理和过程.本系统是按照目前国际上高温超导薄膜的微波表面电阻的测量标准方案(ICE/TC90)选定的 TE011- TE013双介质谐振器法来对超导薄膜进行测量.介质谐振器谐振的中心频率约为11.96 GHz,具有很高的准确性和灵敏度.在液氮(77 K)温度下,用物理所提供的两片YBCO薄膜测量,TE011和TE013模式的无载Q值分别达到5.57×10 5和1.51×10 6, 就我们所知,这是国内所报道的最高Q值.其Rs(77 K,10 GHz)平均值为263微欧.因此,本系统可以较为准确地测量表面电阻很小(300微欧以下)的高温超导薄膜.     

超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统

 介绍了一套自行研制的高功率超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统，该系统主要由TEM喇叭接收天线、同轴传输线、宽带示波器及微型计算机组成。其中，TEM喇叭上极板为等腰三角形金属板，顶角14°，高60 cm，下极板为80 cm×30 cm矩形金属板，两金属板间夹角为7°，采用同轴线直接馈电方式，馈电点高度1 mm。分析了测量系统的基本理论，采用时域有限差分和离散傅里叶变换相结合的方法对TEM喇叭接收天线的传递函数进行了计算，建立了信号衰减补偿方法。实测了抛物反射面脉冲辐射天线的辐射场，测得主轴上远区辐射场主脉冲波形与辐射天线的激励信号近似成微分关系，当激励信号的前后沿变快时，测得的辐射场也相应增大。测量结果表明，该系统能够反映脉冲辐射场的变化特性，具有良好的波形保真性和宽频带特性。     

微振动的激光外差测量

微振动的测量在科学技术和工业应用中都有着重要的意义.比如在材料性质的研究中,在高速转动系统的测量和研究中,以及在实现重力波接收的努力中,微振动的测量都是很重要的一个方面。 激光和无线电技术的结合,实现了光频范围的外差测量,利用它的灵敏度高的特点,我们做了一个测量压电陶瓷微振动的实验. 一、实验原理 图1为一个迈克尔逊干涉仪,反射镜M1、M2的坐标已分别标出,在忽略相位常数的情况下(这对原理的叙述无影响),到达接收器D的两路光可分别表示为:若反射镜M1为被测目标,它在作频率为Ω、振幅为η的微振动,即 y一岁。 O81n(0【干9)则…     

微型化拉曼光谱系统的搭建及其在矿物分析中的应用

为使学生更好地了解拉曼光谱技术的工作原理、仪器结构和矿物拉曼光谱特征,设计了微型拉曼光谱仪.微型拉曼光谱仪由Bwtek拉曼光谱仪、3个凸透镜和滤光片等组成.应用该仪器对矿物(As4S4)的不同峰位光谱进行测量,指认了振动峰的归属.     

用衍射法测量细丝直径

正1主要内容用衍射法测量细丝直径实验是广西师范大学物理实验教学示范中心于2008年开设的实验项目.该项目要求学生在掌握单缝衍射实验原理的基础上,学会利用衍射法测量微小量.实验首先要求学生根据单缝衍射的原理自行组装实验仪器,然后进行单缝宽度的常规测量,帮助学生从实验上理解单缝衍射的原理和物理意义.在此基础上,指导学生利用该套单缝衍射装置对特定金属丝的直径进行测量,从而帮助学生加深对单缝衍射的理解,及如何应用该方法对微小量进行测量.     

利用小圆孔衍射原理求钠光波长

我们在讲解完“衍射”一章后,准备让学生利用光的衍射原理来求一下光波的波长。一般试验衍射大多利用“光栅”来做,但由于我校仪器不足,又买不到光栅,所以我们就利用小圆孔衍射原理来让学生测量钠光波长,结果尚能令人满意。一、原理: 由光源发出的光传达到小圆孔S时(图1),     

拉脱法测量纯水表面张力系数实验的研究

从实验和理论上对拉脱法测量表面张力系数的实验进行了研究.用微力传感器代替约利弹簧,并在此基础上改进了实验仪器.研究分析了使用约利弹簧和传感器测量表面张力系数实验的实验原理,指出了它们的区别,并给出了利用传感器测量表面张力系数实验的理论计算公式.改进后的实验降低了拉脱法测量表面张力系数实验的技术难度,提高了测量表面张力系数的精确度.     

开口波导有效接收面积的测量

高功率微波功率测量的基本思想是将高功率降为低功率来进行测试，空间辐射场测量方法是基于该思想的功率测量方法之一。空间辐射场测量方法是通过测量接收天线接收的辐射场功率来测量微波源的功率，该方法需要已知接收天线在特定频率下的有效接收面积，以便计算出辐射源的功率。对于标准接收天线的有效面积，可以采用近似值来代替接收天线的有效面积，但是测量结果误差较大，因此，为了准确测量辐射源的功率，