文档介绍：上海大学
硕士学位论文
微波水分检测系统的研究与设计
姓名:徐浩
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:叶明
20061201
要摘关键词:水分检测;微波透射法;平面谐振探头;双推式压控振荡器;高在科研及生产过程中,水分的在线检测及控制是十分重要的。本文针对轻工制品的水分值指标需准确、及时测量,对在生产传输线上动态检测织物、纸张、纸板等制品的水分值的微波检测技术进行了深入研究。本文首先研究了微波水分检测的原理,在了解了传统水分测量方法的缺陷后,分析了三种微波水分检测方法:反射法、谐振腔法和透射法的优缺点,选择采用微波透射法来实现本课题。经过多次实验,⒘绰方辛设计,经过对接收点功率、等效噪声功率,载噪比和灵敏度的计算,并考虑各个器件的实际可实现性,完成了整个系统技术指标的分配。.对检测系统的关键部件微带天线阵和压控振荡器进行了详细的分析讨论,对微带天线及其阵,运用经典理论分析及仿真软件进行了优化设计,并制作了单个的贴片天线用于本系统;采用抡嫫魍瓿闪箍卣竦雌鞯牡缏飞杓啤⒎真,限于实际条件,实际系统采用美国綡术/蚔来完成。.设计制作了电源和调制源;设计和制作了整个射频发射部分电路和接收部分电路;制作完成整个检测系统的草样,并达到了一定的实用效果。论文给出了设计仿真结果和实际测量数据:微带天线阵增益.,驻波淙胱杩刮谎箍卣竦雌飨辔辉肷疕,谐波抑制达到.,涑鲂藕诺姆宸逯礦.,频率可调范围为..,平均调节灵敏度疺,%%,分辨率约为ァ本文所述测试系统对温度变化、物体颜色及所含盐分等不敏感,该系统适合检测纸板、布等有一定厚度物料中的水分含量。增益微带天线阵;无线收发链路汉4笱叮:学位论文微波水分检测系统的研究与设计
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签名:——原创性声明本论文使用授权说明签名:椽C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。导师签名:日期:
第一章绪论研究目的微波水分检测的介绍在科研及生产过程中,水分的检测及控制是十分重要的,很多产品在制造过程中及出厂前水分含量是十分关键的指标,直接影响到产品的品质和性能。目前常用的水分检测方法有烘干法和远红外线检测法。烘干法只能用于离线检测,过程较为繁琐、耗时长、误差大、不能适时地进行控制,且不能检测出物质沿长度方向水分含量分布状况。远红外线检测法不能准确地检测出物质芯部水分含量,且受物质表面状况植诔潭影响较大。因此,国内外一直在积极地寻求一种氐科学又安全的水分检测及控制方法,并能实现如下功能:⑽蘼郾徊馕锸蔷仓够蚋咚僭抖校低晨梢跃房煽康卦谙呋蚋咚偌测出水分含量:⒖梢跃房煽康卦谙呋蚋咚偌觳獬鑫镏恃爻ざ确较蛏系乃趾糠植甲况;⒖梢跃房煽康卦谙呒觳獬龈咚僭硕镏试诿扛鏊布淞鞴乃趾浚⒖梢跃房煽康丶觳獬龇植荚谖镏时砻婧托静康乃郑也皇芪镏时砻状况的影响。本课题实际制作了微波水分在线检测系统,由于微波信号频率高,对水分的变化反应吸其敏感,因而,在生产过程中可以根据在线检测出的水分含量信号,实现水分含量过程闭环自动调整控制。由于使用的微波功率很小,所以它对被测物不会产生影响,对工作场地及操作人员不会造成任何污染和伤害。与传统的低频检测方法如电容法、电阻法不同,微波水分检测方法属于高频检测方法。微波是无线电波段波长较短的电磁波,按波段可分为分米波、厘米波和毫米波。用于测量目的的微波多为毫米波。水分微波检测原理是利用微波作用于物料产生的幅度变化、相位变化或频率变化信息来计算物料水分含量。其实质是根据物料介电常数与非电量之间存在的函数关系,利用微波反射、穿透、散射和腔体微扰等物理特性的改变,通过检测微波信号基本参数绶取⑾辔弧⑵上海人学硕上宦畚徽波水分丰龟测系统的研究与设计
含水物料的介电特性——介电常数和损耗因子比其干物质的介电特性值国内外的研究现状率等母谋淞坷醇觳馕锪夏诓糠堑缥锢砹看笮 Wㄓ糜谖锪纤旨觳獾奈⒉ǚ法可分为:微波反射法、微波透射法和微波谐振腔法【”。高很多,且作为极性分子的水在微波场作用下极化。表现出对微波的特殊敏感性。水分子对微波场作用的宏