СВЧ-метод и устройство контроля диэлектрической проницаемости и концентрации ферромагнитных жидкостей

• Автор: Котов, Илья Олегович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗМЕРЕНИЯ Е[АРАМЕТРОВ ФЕРРОМАЕНИТНЫХ ЖИДКИХ СРЕД И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л Ферромагнитные жидкости и их применение
1.2 Еиромагнитные свойства намагниченных ферромагнитных

жидкостей
1.3 Методы и устройства контроля параметров ферромагнитных жидкостей
1.4 Постановка задачи исследования
2. ТЕОРЕТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ МЕТОДА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
2.1 Анализ условий распространения волны в круглом волноводе в зависимости от параметров заполняющей среды, выбор информативных параметров
2.2 Анализ возможностей контроля параметров ферромагнитной жидких сред с помощью устройств, реализованных на базе

круглого волновода
3. МЕТОД КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
3.1 Описание СВЧ-метода контроля параметров ферромагнитных

жидкостей
3.2 Оценка влияния материала стенок диэлектрического сосуда на результат измерений
3.3 Оценка влияния материала стенок волновода на результат

измерении

4 УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ
ЖИДКОСТЕЙ
4 Л Описание устройства контроля параметров ферромагнитных
жидкостей
4.2 Расчёт геометрических параметров элементов волноводной линии передачи
4.3 Создание методики проектирования волноводного тракта
5. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СВЧ-МЕТОДА КОНТРОЛЯ
ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
4.1 Анализ погрешности измерения действительной части комплексной диэлектрической проницаемости ФМЖ
5.2 Анализ погрешности измерения мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости ферромагнитных жидкостей
5.3 Анализ погрешности измерения объёмной концентрации ферромагнитных жидкостей
5.4 Анализ погрешности измерения магнитной восприимчивости ферромагнитных частиц
5.5 Результаты экспериментальной проверки метода и устройства контроля электрофизических параметров ферромагнитных

жидкостей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
И ОБОЗНАЧЕНИЙ
Хг - длина волны СВЧ-генератора, м;
а«-1 — критическая длина волны Нц (основная для круглого волновода), м.
Б'см _ относительная диэлектрическая проницаемость ферромагнитной жидкости (действительная часть);
8"см _ относительная диэлектрическая проницаемость ферромагнитной жидкости (мнимая часть);
£'ср _ средняя по зоне взаимодействия диэлектрическая проницаемость заполняющей волновод среды
Ьд - толщина стенок диэлектрической ячейки, м;
Бд _ относительная диэлектрическая проницаемость материала стенок диэлектрической ячейки;
Ь - внешний радиус диэлектрического сосуда, м. а - внутренний радиус волновода, м; а( — внутренний радиус волновода большего диаметра, м; а2 — внутренний радиус волновода меньшего диаметра, м; а2- коэффициент затухания, Дб/м;
Ь - длина диэлектрического сосуда, м;
Кг - коэффициент пропорциональности, учитывающий частичное заполнение волновода ферромагнитной жидкостью при расчёте а2;
0) - круговая частота генератора, рад/с. е0 -8,85x1 (У12 Ф/м - электрическая постоянная; ц0~1,25х10'8Гн/м - магнитная постоянная;
_[0! _ функции Бесселя первого рода 0-го и 1-го порядка соответственно;
1Г — граничное значение тока подмагничивания, соответствующее смене вида поляризации волны с линейной на круговою, А; к! - число витков на единицу длины соленоида, м';
1под - значение тока в соленоиде подмагничивания, соответствующее углу поворота плоскости поляризации электромагнитной волны 0=71/4, А;
|Др- средняя по зоне взаимодействия относительная магнитная проницаемость
заполняющей среды для правополяризованной электромагнитной волны,
Рем - относительная магнитная проницаемость ферромагнитной жидкости для правополяризованной электромагнитной волны.

2.1 Анализ условий распространения волны в круглом волноводе в зависимости от электромагнитных характеристик заполняющей среды и
степени заполнения.
2.1.1 Условие существования бегущей волны в круглом волноводе,
Круглый металлический волновод представляет собой полую металлическую трубу с внутренним радиусом а, бесконечно протяженную вдоль оси ъ. При описании поля в круглом волноводе удобно использовать цилиндрическую систему координат г,ф,г (рис. 2.1), так как стенки волновода совпадают с координатной поверхностью г=а.
Уравнения связи поперечных компонентов поля с продольными для круглого волновода имеют следующий вид [16,24]:
понятие о критической длине волны
Рисунок 2.1 - Круглый волновод
(2.1)