用于地表相对介电常数测量的同面极板电容传感器优化设计

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作者 李胤演 行鸿彦 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1626-1634,共9页

在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测... 在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测量灵敏度和测量范围的关系,并进行实际验证。结合应用场景,进一步优化极板设计。最终,共设计了三组极板,每块极板长300 mm,宽100 mm,极板间距为1 mm,极板宽度与极板间距比值为100∶1。经实际测试,传感器在60 mm的测量范围内,测量相对误差小于10%。 展开更多

关键词 地表相对介电常数 同面极板电容传感器 PDE仿真 极板设计

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地表相对介电常数实时监测系统设计 被引量：3

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作者 李胤演 行鸿彦 +1 位作者 李浩琪 张怀洲 《电子测量技术》 北大核心 2023年第15期45-51,共7页

在雷暴云定位中,地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题,分析同面极板电容传感器测量原理,建立同面极板电容传感器理论模型,结合实际地表监测应用环境,完成传感器设计;引入电介质的德拜弛豫关系,研究契合地... 在雷暴云定位中,地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题,分析同面极板电容传感器测量原理,建立同面极板电容传感器理论模型,结合实际地表监测应用环境,完成传感器设计;引入电介质的德拜弛豫关系,研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率;设计信号调理电路,进行温湿度补偿,利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数,提高测量精度。实验结果表明,该系统测量误差小于5%,能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。 展开更多

关键词 地表相对介电常数测量 同面极板电容传感器 温湿度补偿

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地表相对介电常数对雷暴云定位影响分析与研究 被引量：2

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作者 李胤演 行鸿彦 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期187-195,共9页

地表并非均匀介质的理想导体,传统的一维大气电场分量无法准确的对雷暴云进行定位,而利用大气电场三维场强分量进行雷暴云定位时,电场的场强、雷暴云的高度角测量往往会受到地表及空气介电常数的影响,产生定位误差。为解决雷暴云定位精... 地表并非均匀介质的理想导体,传统的一维大气电场分量无法准确的对雷暴云进行定位,而利用大气电场三维场强分量进行雷暴云定位时,电场的场强、雷暴云的高度角测量往往会受到地表及空气介电常数的影响,产生定位误差。为解决雷暴云定位精度低的问题,分析了三维大气电场对于地表相对介电常数的敏感特性,结合镜像法,利用空中电荷电场分布、雷暴云电荷结构等原理,建立了雷暴云定位模型,分析得到大气电场场强、高度角与环境相对介电常数的关系。实验结果表明,地表相对介电常数越大,所测得的电场水平分量与雷暴云高度角越大,地表相对介电常数与大气电场水平分量的相关系数为-9.5,呈负相关,相关性强,因此要获得准确的雷暴云高度及方位,还须实时的地表相对介电常数进行修正。 展开更多

关键词 大气电场测量 地表相对介电常数 雷暴云定位 大气电场仪

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新型椭球腔用于低损材料相对介电常数超高温测量的研究 被引量：4

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作者 王宝杰 窦文斌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2017年第S1期310-313,共4页

本文设计了一套工作于Ka波段、用于大气环境下高达1600℃超高温条件下低损耗介质材料复介电常数测量的椭球开放腔测量系统。与传统用于复介电常数高温测量的半球型开放腔相比,该系统因介质片及其支架与测量系统组件不接触,因此适用于更... 本文设计了一套工作于Ka波段、用于大气环境下高达1600℃超高温条件下低损耗介质材料复介电常数测量的椭球开放腔测量系统。与传统用于复介电常数高温测量的半球型开放腔相比,该系统因介质片及其支架与测量系统组件不接触,因此适用于更高温度的测量,且保留了其测量精度高的优点。本文完成了测量系统的设计与常温下的仿真验证工作,给出了相对介电常数的反演公式,并通过CST仿真结果验证了公式的正确性。实物测试及损耗正切的测量验证将在后续进行。 展开更多

关键词 相对介电常数 超高温测量 椭球腔 开放腔法

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一种粉末相对介电常数测试方法与装置的研究 被引量：7

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作者 邹大军 李锡文 +2 位作者 张嘉琪 詹小斌 封禄义 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期368-373,共6页

相对介电常数是粉末的重要物理特性,针对这一问题,研究了一种测量低频条件下粉末相对介电常数的方法及其实现装置。分析了以Bruggeman模型和Maxwell-Garnett模型为基础的粉末相对介电常数测量原理;在有限元分析的基础上,设计并搭建了一... 相对介电常数是粉末的重要物理特性,针对这一问题,研究了一种测量低频条件下粉末相对介电常数的方法及其实现装置。分析了以Bruggeman模型和Maxwell-Garnett模型为基础的粉末相对介电常数测量原理;在有限元分析的基础上,设计并搭建了一种测量由粉末与空气组成的二元介质混合物电容值的装置;运用所述方法及装置分别测试了3种粉末材料的相对介电常数。实验结果表明,所设计的装置能够有效避免边缘效应对测量结果的影响,具有良好的重复性,所得电容值可达到10-3pF量级,与现有文献相比,所得粉末相对介电常数最大误差小于10%,测量结果在合理范围之内。本系统结构简单,测量结果具有较高的精度,是一种获取低频条件下粉末相对介电常数的有效手段。 展开更多

关键词 相对介电常数 等效介电常数 粉末 电容测量

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相对介电常数实时监测系统设计 被引量：5

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作者 季鑫源 行鸿彦 徐伟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第2期42-44,共3页

为解决相对介电常数的快速测量以及长时间监测其随环境变化的问题,在研究不同填充介质对共面平板电容量值影响的基础上,提出了用同面电容法测量材料的相对介电常数。设计了包含同面多电极电容传感器、电容测量电路、单片机控制与液晶显... 为解决相对介电常数的快速测量以及长时间监测其随环境变化的问题,在研究不同填充介质对共面平板电容量值影响的基础上,提出了用同面电容法测量材料的相对介电常数。设计了包含同面多电极电容传感器、电容测量电路、单片机控制与液晶显示电路的测量系统,实现了相对介电常数测量。实验结果表明:该系统能有效地测量固体材料的相对介电常数,精度可达到5%。测量系统无需制样,只需将传感器测量区域靠近待测目标即可实现快速测量和长时间在线监测。 展开更多

关键词 相对介电常数 同面电容传感器 电容测量 STM32单片机 串行液晶

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黏稠电介质的介电常数测量电容器的研制

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作者 刘保良 柯献辉 郜超军 《郑州轻工业学院学报》 CAS 2001年第4期75-77,共3页

研制了用于测量黏稠电介质的相对介电常数的实验装置 .该装置通过交流电桥测量出空气电容与介质电容 ,进而可推算出介质的相对介电常数 .对蓖麻油的测试表明 ,该装置方便、实用 。

关键词 极化率 交流电桥 相对介电常数 黏稠电介质 测量装置 电容器

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空气湿度微波谐振腔测量方法 被引量：11

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作者 张淑娥 赵君超 +1 位作者 李永倩 熊华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期27-32,共6页

提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法，并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型，设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔，对制作的谐振腔进行了气动特... 提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法，并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型，设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔，对制作的谐振腔进行了气动特性仿真及S参数测量。仿真和测量结果表明：该结构的谐振腔适合于流动气体湿度的在线测量。研制了适用于空气湿度在线测量的微波测量系统。利用此系统对该文设计产生的饱和湿空气环境进行了测量，分析了测量结果和理论结果间的误差。该测量系统在29-38℃范围内能够实现±1．5％空气相对湿度的测量精度。 展开更多

关键词 相对介电常数 微波谐振腔 湿度测量 谐振频率 微波测量系统

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微波透射法对小麦介电特性的测量 被引量：5

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作者 秦瑶 陈洁 +1 位作者 方广有 阴和俊 《农机化研究》 北大核心 2010年第7期156-159,共4页

采用自由空间微波透射技术对小麦的相对复介电常数进行了测量。同时,从电磁波透射探测法的基本原理出发,通过实验得到了小麦在1～8GHz探测频率下的介电常数和衰减因子值,并给出了介电常数和衰减因子各自随频率变化的规律,将实验结果和... 采用自由空间微波透射技术对小麦的相对复介电常数进行了测量。同时,从电磁波透射探测法的基本原理出发,通过实验得到了小麦在1～8GHz探测频率下的介电常数和衰减因子值,并给出了介电常数和衰减因子各自随频率变化的规律,将实验结果和美国农业部(USDA)已发表的相应数据进行比较,误差小于4%,从而证明了所用测试方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 微波测量 相对复介电常数 介电常数 衰减因子

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大鼠腓肠肌细胞介电谱测量和Cole-Cole数学模型分析 被引量：3

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作者 马青 王力 陈林 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期686-690,共5页

测量大鼠腓肠肌细胞介电谱,利用Cole-Cole方程的曲线拟合建立Cole-Cole数学模型参数。在100 Hz^100MHz频率范围,使用Agilent 4294A阻抗分析仪对电场与肌纤维方向呈平行和垂直的大鼠腓肠肌进行了阻抗测量,并利用Cole-Cole方程的数值计算... 测量大鼠腓肠肌细胞介电谱,利用Cole-Cole方程的曲线拟合建立Cole-Cole数学模型参数。在100 Hz^100MHz频率范围,使用Agilent 4294A阻抗分析仪对电场与肌纤维方向呈平行和垂直的大鼠腓肠肌进行了阻抗测量,并利用Cole-Cole方程的数值计算,对细胞介电谱、Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、电导率虚部频谱和损耗角正切频谱进行曲线拟合分析和残差分析,比较电场与肌纤维方向呈平行或垂直两种情况的介电行为区别。结果表明:骨骼肌细胞的介电弛豫具有两个特征频率,其平行方向的特征频率低于垂直方向;平行方向的介电增量高于垂直方向的介电增量;平行方向的低频极限量高于垂直方向的低频极限量;平行方向和垂直方向的介电常数高频极限量相等;平行方向和垂直方向的电导率高频极限量存在一定差距。平行方向的电导率虚部频谱和损耗角正切分别高于垂直方向的值,但是,平行方向的电导率虚部最大值低于其垂直方向的值。腓肠肌细胞的介电常数和电导率存在频率依存性和各向异性,其介电行为存在α和β两个介电散射,并满足Cole-Cole数学模型。 展开更多

关键词 大鼠腓肠肌 阻抗测量 相对介电常数 电导率 Cole-Cole方程

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粉粒农业物料水分测量方法探讨 被引量：1

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作者 张梦珠 杨艳 戈振扬 《中国测试》 CAS 2011年第3期18-22,共5页

综述国内外物料水分测量的研究,系统地比较研究了物料水分的测量方法及其原理,分析并介绍了粉粒农业物料的水分特性和测量方法,对常用的粉粒农业物料水分测量方法(中子测定法、红外线测定法、电导测定法和电容测定法)进行了评述。通过比... 综述国内外物料水分测量的研究,系统地比较研究了物料水分的测量方法及其原理,分析并介绍了粉粒农业物料的水分特性和测量方法,对常用的粉粒农业物料水分测量方法(中子测定法、红外线测定法、电导测定法和电容测定法)进行了评述。通过比较,提出了基于电容湿度传感器的粉粒农业物料的自动化水分测量系统的研发要求及应用前景。 展开更多

关键词 农业物料 含水量 湿度传感器 在线测量 相对介电常数

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