CN110031484A - 一种分离场重构测试平台 - Google Patents

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    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more

Abstract

本发明涉及一种分离场重构测试平台，包括矢量网络分析仪、同轴线、波导同轴转换器、耦合窗、分离场重构主体、分离场重构腔、安装槽、石英管和样品，所述矢量网络分析仪的一侧设置有同轴线，所述同轴线远离矢量网络分析仪的一侧设置有波导同轴转换器，其中，所述石英管设置于安装槽远离分离场重构主体的一侧，所述石英管内侧设置有样品。该分离场重构测试平台，分离场重构腔由两个正交的单模腔系统构成，两个单模腔工作在不同的模式，分别在测试材料处形成电场中心和磁场中心，通过对两个单模腔输入端S参数的测量，通过神经网络等算法即可反演出材料的介电常数和磁导率，保证磁导率不会影响测量结果，操作简单，节省时间，增加工程效率。

Description

一种分离场重构测试平台
技术领域
本发明涉及分离场重构技术领域，具体为一种分离场重构测试平台。
背景技术
微波现已在材料处理、化学反应等方面有了十分广泛的应用，而材料性能对微波处理过程有十分重要的影响，在系统设计与仿真过程中均需要了解材料的介电常数和磁导率等参数。
但现有的微波材料测试系统通常仅仅能测量材料的介电常数，不能区分材料的介电常数和磁导率。
在传统的测量方法中，如果材料具有一定的磁导率，则会将磁导率误测为介电常数的一部分，导致测量结果不准确，因此，本专利设计了一种利用分离场技术的新型微波材料性能测试系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分离场重构测试平台，以解决上述背景技术提出的现有的材料具有一定的磁导率，则会将磁导率误测为介电常数的一部分，导致测量结果不准确的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分离场重构测试平台，包括矢量网络分析仪、同轴线、波导同轴转换器、耦合窗、分离场重构主体、分离场重构腔、安装槽、石英管和样品，所述矢量网络分析仪的一侧设置有同轴线，所述同轴线远离矢量网络分析仪的一侧设置有波导同轴转换器，所述波导同轴转换器远离同轴线的一侧设置有耦合窗，所述耦合窗远离波导同轴转换器的一侧设置有分离场重构主体，所述分离场重构主体远离耦合窗的垂面设置有分离场重构腔，所述分离场重构腔与分离场重构主体的连接处贯穿有安装槽，其中，
所述石英管设置于安装槽远离分离场重构主体的一侧，所述石英管内侧设置有样品。
优选的，所述矢量网络分析仪与波导同轴转换器之间为电性连接。
优选的，所述波导同轴转换器共设置有两个，且波导同轴转换器中线之间垂直相交。
优选的，所述耦合窗包括耦合窗膜片，所述耦合窗膜片设置于耦合窗与波导同轴转换器的连接处。
优选的，所述分离场重构主体为“十”字结构。
优选的，所述分离场重构腔包括单模腔，所述单模腔开设于分离场重构主体的内侧，所述单模腔共设置有两个。
优选的，所述安装槽的内部尺寸大于石英管的外形尺寸，且安装槽的内径与石英管的外径之差接近于零。
优选的，所述样品设置于两个腔体中分别处于电场中心和磁场中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、分离场重构腔由两个正交的单模腔系统构成，两个单模腔工作在不同的模式(例如TE103模式和TE102模式)，分别在测试材料处形成电场中心和磁场中心，通过对两个单模腔输入端S参数的测量，通过神经网络等算法即可反演出材料的介电常数和磁导率，保证磁导率不会影响测量结果，操作简单，节省时间，增加工程效率。
2、两个单模腔的短路面与耦合窗膜片的位置均为固定的，由于矢量网络分析仪的输出信号是宽频带的，采用固定长度的腔体，通过分析测量的谐振频率以及在谐振频率处|S11|的深度，来推导材料的介电常数和磁导率，因此不需要可调短路面以及可调位置的耦合窗膜片，直接实现材料磁导率的演算，节约演算时间。
3、两个耦合窗膜片前面均接波导同轴转换器，由于在微波化学反应器中，通常需要高功率微波来加热处理相应的化学反应，该平台仅需要通过对矢量网络分析仪的小信号的分析即可得出材料的性能。
4、矢量网络分析仪，波导同轴转换器，耦合窗膜片和微波分离场重构腔构成完整的测试平台，材料在两个腔体中分别处于电场中心和磁场中心，则两个端口测量的S参数的反演结果分别对应为被测样品的介电常数和磁导率，通过这样的方式，即可实现材料介电常数和磁导率的区分，实现材料介电常数和磁导率的同时测量，减小磁导率对测试结果的影响。
5、安装槽的内部尺寸大于石英管的外形尺寸，直接将石英管安装在安装槽的内侧，使安装更加方便，同时保证安装槽不会出现磨损石英管的现象，且波导器件之间通过紧密连接，两节波导一般通过波导法兰处的螺丝紧密连接，对石英管起到保护作用。
6、波导同轴转换器与分离场重构主体的数量为一一对应设置，在使用的时候，直接使该测试平台工作稳定，工作连贯。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图；
图2为本发明分离场重构主体连接结构示意图；
图3为本发明分离场重构主体结构示意图；
图4为本发明耦合窗膜片结构示意图；
图5为本发明石英管与样品连接结构示意图。
图中：1、括矢量网络分析仪，2、同轴线，3、波导同轴转换器，4、耦合窗，401、耦合窗，5、分离场重构主体，6、分离场重构腔，601、单模腔，7、安装槽，8、石英管，9、样品。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种分离场重构测试平台，包括矢量网络分析仪1、同轴线2、波导同轴转换器3、耦合窗4、分离场重构主体5、分离场重构腔6、安装槽7、石英管8和样品9，所述矢量网络分析仪1的一侧设置有同轴线2，所述矢量网络分析仪1与波导同轴转换器3之间为电性连接，连接方便，使该装置形成完整的测试平台，实现半自动测试模式，所述同轴线2远离矢量网络分析仪1的一侧设置有波导同轴转换器3，所述波导同轴转换器3共设置有两个，且波导同轴转换器3中线之间垂直相交，在工作的时候，传导的更加快速，降低传导的时间，增加传导的效率，所述波导同轴转换器3远离同轴线2的一侧设置有耦合窗4，所述耦合窗4包括耦合窗401，所述耦合窗401开设于耦合窗4与波导同轴转换器3的连接处，两个耦合窗膜片401前面均接波导同轴转换器3，直接构建了一套新型的可以区分材料的介电常数和磁导率的测试系统，所述耦合窗4远离波导同轴转换器3的一侧设置有分离场重构主体5，所述分离场重构主体5为“十”字结构，方便建立正交模式，所述分离场重构主体5远离耦合窗4的垂面设置有分离场重构腔6，所述分离场重构腔6包括单模腔601，所述单模腔601开设于分离场重构主体5的内侧，所述单模腔601共设置有两个，采用固定长度的腔体，通过分析测量的谐振频率以及在谐振频率处|S11|的深度，来推导材料的介电常数和磁导率，因此不需要可调短路面以及可调位置的耦合窗膜片，直接实现材料磁导率的演算，节约演算时间，所述分离场重构腔6与分离场重构主体5的连接处贯穿有安装槽7，其中，
所述石英管8设置于安装槽7远离分离场重构主体5的一侧，所述安装槽7的内部尺寸大于石英管8的外形尺寸，且安装槽7的内径与石英管8的外径之差接近于零，安装石英管8的时候，十分方便，操作简单，所述石英管8内侧设置有样品9，所述样品9设置于两个腔体中分别处于电场中心和磁场中心，样品9放置在单模腔601的正交腔体的中心位置，该正交的单模腔体的终端直接短路不需要可调短路面，通过分析矢量网络分析仪1中测量得到的S参数的谐振频率以及在谐振频率处的损耗S11的模值和相位，即可反演推导出材料和介电常数和磁导率。
具体使用时，首先将该测试平台直接的矢量网络分析仪1通过同轴线3直接将波导同轴转换器5与矢量网络分析仪1连接起来，将波导同轴转换器3通过耦合窗4与分离场重构主体5连接起来，将耦合窗膜片401与波导同轴转换器3对应，两个耦合窗膜片401前面均接波导同轴转换器3，在微波化学反应器中，该测试平台通过对矢量网络分析仪1的小信号的分析即可得出材料的性能，然后通过分离场重构腔6的两个单模腔601直接演算推导出安装槽7的石英管8内侧样品9的磁导率，完成装置的测试，减轻磁导率的误差，使该装置更加准确。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分离场重构测试平台，包括矢量网络分析仪(1)、同轴线(2)、波导同轴转换器(3)、耦合窗(4)、分离场重构主体(5)、分离场重构腔(6)、安装槽(7)、石英管(8)和样品(9)，其特征在于：所述矢量网络分析仪(1)的一侧设置有同轴线(2)，所述同轴线(2)远离矢量网络分析仪(1)的一侧设置有波导同轴转换器(3)，所述波导同轴转换器(3)远离同轴线(2)的一侧设置有耦合窗(4)，所述耦合窗(4)远离波导同轴转换器(3)的一侧设置有分离场重构主体(5)，所述分离场重构主体(5)远离耦合窗(4)的垂面设置有分离场重构腔(6)，所述分离场重构腔(6)与分离场重构主体(5)的连接处贯穿有安装槽(7)，其中，
所述石英管(8)设置于安装槽(7)远离分离场重构主体(5)的一侧，所述石英管(8)内侧设置有样品(9)。
2.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述矢量网络分析仪(1)与波导同轴转换器(3)之间为电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述波导同轴转换器(3)共设置有两个，且波导同轴转换器(3)中线之间垂直相交。
4.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述耦合窗(4)包括耦合窗(401)，所述耦合窗(401)开设于耦合窗(4)与波导同轴转换器(3)的连接处。
5.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述分离场重构主体(5)为“十”字结构。
6.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述分离场重构腔(6)包括单模腔(601)，所述单模腔(601)开设于分离场重构主体(5)的内侧，所述单模腔(601)共设置有两个。
7.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述安装槽(7)的内部尺寸大于石英管(8)的外形尺寸，且安装槽(7)的内径与石英管(8)的外径之差接近于零。
8.根据权利要求1所述的一种分离场重构测试平台，其特征在于：所述样品(9)设置于两个腔体中分别处于电场中心和磁场中心。
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