基于网络分析仪的溶液介电常数测量方法.pdf

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1、2016年第35卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)29DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)04--0029--03基于网络分析仪的溶液介电常数测量方法彭燕，陈岩，王克栋，郭宏(1．北京工商大学计算机与信息工程学院，北京1001}48；2．昆山诺金传感技术有限公司。江赤昆山215300)摘要：针对传统溶液介电常数测量方法中使用的测量仪器制造成本高且对测量样本要求高的问题，提出了一种基于网络分析仪的溶液介电常数测量方法。该方法利用网络分析仪测量信号在介电常数已知的

2、溶液中传输前后的相位变化，并用最小二乘法建立相位差和介电常数的关系模型，再利用该模型对未知溶液介电常数进行预测。实验证明：该方法操作简单方便，用到的仪器主要为网络分析仪，仪器成本低，测量样本可以是任意的介质溶液，对测试样本要求低，适用于未知溶液介电常数的快速测量。关键词：网络分析仪；介电常数；低成本；快速测量中图分类号：TN98文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)04--0029--03DielectricconstantmeasurementmethodofsolutionbasedonnetworkanalyzerPENGY

3、an，CHENYan，WANGKe．dong，GUOHong(1．SchoolofComputerandInformationEngineering，BeUingTechnologyandBusinessUniversity，Beijing100048，China；2．KunshanNokisensSACCoLtd，Kunshan215300，CMna)Abstract：Aimingatproblemthatmeasuringinstrumentsisexpensiveandrequirementofmeasurementsampleishigl

4、lintraditionalsolutiondielectricconstantmeasurementmethod，anewdielectricconstantmeasurementmethodofsolutionbasedonnetworkanalyzerisproposed．Thismethodusesnetworkanalyzertomeasurephasechangeofsignalbeforeandaftertransmissioninsolutionwhosedielectricconstantisknown，relationship

5、modelofphasediferenceanddielectricconstantissetupbymethodofleastsquares，andpredictdielectricconstantofunknownsolutionusingthemode1．Experimentindicatesthatthemethodissimpletomanipulate，thedeviceisnetworkanalyzerwhichislow—costandmeasurementdemandfortestsampleislow，andthesample

6、undertestcanbeanysolutions，appliedforfastmeasurementdielectricconstantofunknownsolution．Keywords：networkanalyzer；dielectricconstant；low—cost；fastmeasurement0引言1测试原理和方法在电磁场理论中，电场与电解质的相互作用和介电常1．1介电常数和相位差的关系数息息相关，在化学工业方面，为了更好地了解物质特性，在高频电子中，介电常数和经过溶液后信号相位的变物质介电常数的测量越来越受到关注J。目前，对于

7、溶液化在理论上是有关系的。电磁波在介质中的传播速度C介电常数的测量方法分为接触式和非接触式两大类。接触——===√Ett式如反射法、传输／反射法等，非接触式测量方法如谐式中8为介质的相对介电常数，为介质的相对磁导振腔法]、开放式谐振等，它们的装置通常结构复杂，制率，C为电磁波在真空中的传播速度，V为在介质中传播的作成本高而且对测量样本要求较高J。速度。测量溶液的介电常数时，介质磁导率变化可以忽略，针对上述测量方法的局限性，本文提出了一种基于网络即认为=l，所以，电磁波在溶液中传播的速度为分析仪的溶液介电常数测量方法。该方法通过将已知溶=二(2)液

8、的介电常数和测得的相位差进行拟合，得出介电常数和相位差的函数关系，进而测量未知溶液的介电常数J。当电磁波在溶液中传播的距离不发生改变时，