微波傳感器

微波傳感器的寫法

微波傳感器介紹

微波傳感器主要由微波振蕩器和微波天線組成。微波振蕩器是產生微波的裝置。構成微波振蕩器的器件有速調管、磁控管或某些固體元件。由微波振蕩器產生的振蕩信號需用波導管傳輸，并通過天線發射出去。為了使發射的微波具有一致的方向性，天線應具有特殊的構造和形狀。

原理

方法

關于諧振式微波傳感器的基本原理概述如下：一個介質填充諧振腔的諧振頻率和品質因子和填充介質的介電常數之間的關系如式子（1），對一般的問題我們都采用Harrington提出的理論方法來求解?，F在考慮一個真空的腔體，令其諧振頻率和其中的電磁場分別為ω0E0H0,相應地，假設現在腔體被填充了介電常數為ε=ε0+Δε的介質。

諧振頻率的該變量如下式子所示：

其中ω,E,H是其諧振頻率和對應的電磁場分布。復數形式的諧振頻率由實數部分ωR和包含品質因子Q的虛部兩部分組成。

其中的品質因子可以寫成

在式子(3)中W是一段時間內諧振腔里存儲的平均能量，Pd是單位時間損耗的能量。

上面的式子表明，假如我們已知了待測材料的諧振頻率ωR和品質因子Q就可以求得待測材料的復介電常數。

Fig.1-Exampleoftheresultsofthefittingalgorithmappliedtothemeasureddata

圖1展示了一個諧振腔的典型測試曲線，圖中給出了諧振頻率f0和3dB帶寬BW=1/Q。

測試材料的復介電常數ε=ε'-jε''包括以下幾個步驟：

a.測量介質填充諧振腔的s21參數。

b.計算諧振頻率和3dB帶寬。

c.根據公式（1）計算待測材料的復介電常數。

為了獲得較高精度的諧振頻率和3dB帶寬，應該采用較窄的頻率步長，這樣會得到很多頻率采樣，這對于實時測量的速度是不利的。Tocircumventthisdifficulty,theresonantresponseisfittedinaleastsquaresensetotheLorentziancurve(4):