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用于测量圆柱腔内表面水膜厚度的微波谐振腔传感器设计

发布时间:2023-05-27 00:04
  精确测定湿蒸汽的湿度对汽轮机的长期稳定性及其寿命具有重大意义。微波谐振腔微扰技术采用微波圆柱谐振腔作为湿度传感器,十分适用于汽轮机末级蒸汽湿度的测量。由于湿度传感器长期工作在湿蒸汽环境下,圆柱腔内壁会沉积一层水膜,从而影响湿度的测量精度,所以本文主要设计了一种用于测量圆柱腔内壁水膜厚度的双曲线开缝形谐振腔传感器,工作于TE111模式来测量水膜厚度;然后通过理论分析扣除水膜产生的测量误差,实现湿度的精确测量。(1)通过理论和仿真验证TE111模式测量水膜的可行性。结合介质微扰理论和TE111模式的场方程推导了TE111模式下水膜厚度与谐振频率的关系式,得到它们呈线性关系;然后利用HFSS仿真软件研究了湿度对TE111模式下水膜厚度测量的影响,发现在一定范围内湿度对水膜厚度测量基本没有影响。(2)采用矢量场方程的方法推导了TE111模式下电流密度分布线的数学表达式,并根据此数学模型设计了专门用于测量湿度传感器内壁水膜厚度的双曲线开缝形谐振腔传感器。仿真结果表明...

【文章页数】:50 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
    1.3 本文研究内容
第2章 理论基础
    2.1 介质微扰法
    2.2 汽轮机湿蒸汽的等效介电常数模型
    2.3 TE111模式下湿度传感器内壁水膜厚度与谐振频率的关系
    2.4 本章小结
第3章 用于水膜测量的双曲线开缝形谐振腔设计
    3.1 TE111模式下谐振腔端面电流密度线数学模型
    3.2 水膜测量谐振腔模型
        3.2.1 谐振腔隔离器结构设计
        3.2.2 谐振腔隔离器厚度的确定
    3.3 水膜测量谐振腔结构
    3.4 谐振腔性能仿真结果
        3.4.1 电磁特性和辐射特性
        3.4.2 流动特性
        3.4.3 水膜厚度与谐振频率的关系
    3.5 本章小结
第4章 水膜测量谐振腔的应用
    4.1 介质薄膜厚度的测量
        4.1.1 介质薄膜厚度与谐振频率的关系
        4.1.2 介质薄膜测量实验
    4.2 双模双通道测湿系统
        4.2.1 温度对水膜厚度测量的影响
        4.2.2 双模双通道湿度测量系统
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢



本文编号:3823523

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