[发明专利]高温介电损耗特性测量系统及测量方法

说明书

公开了材料微波原位加热高温介电损耗特性测量系统及测量方法，高温介电损耗特性测量系统中，双定向耦合器连接用于测量微波功率的第一功率计，第一功率计测量来自微波发生装置的第一入射功率和来自微波加热腔体的反射功率；微波加热腔体配置成接收来自微波发生装置的微波以加热设在腔体内的待测样品，微波加热腔体包括，脊波导，其布置在微波加热腔体内以承载待测样品，温度传感器，其测量待测样品温度数据；第二功率计测量来自微波加热腔体的第二入射功率；响应于第一功率计和第二功率计测量的功率数据，处理器生成待测样品消耗的微波功率，基于消耗的微波功率和温度数据，处理器生成待测样品的在不同温度下的介电损耗。

技术领域

本发明涉及高温介电测量技术领域，特别是一种高温介电损耗特性测量系统及测量方法。

背景技术

材料介电常数测量的方法可主要分为网络参数法和谐振法，其中网络参数法又包括传输反射法，自由空间法，终端短路法及终端开路法等，谐振法包括腔体微扰法和谐振腔法等。这些方法均不适于材料的高温介电损耗特性测量。

现有技术中，利用谐振腔腔体微扰法研究烟煤在915MHz和2.45GHz的频率下加热至900℃的过程中介电性能的变化。500℃以下，物料介电常数较为稳定；500℃以上，介电损耗及介电常数迅速增大，这主要是由于物料导电性增大和微波损耗增大所致。介电常数在干燥和热解阶段缓慢降低，但在碳化过程显著增大，主要因为碳化后结构转变产生大量自由电子所致；谐振腔腔体微扰法测定了棕榈在397～2986MHz的频率范围加热至800℃的介电性能，结果表明棕榈在500℃以下吸收微波的性能很差，在500～750℃之间，棕榈的介电性能有较大增加，而介电损耗正切和微波渗透深度却有所降低。上述高温介电性能均在传统加热条件下测定，现在技术中对高温介电损耗特性测量的精度和稳定性较差。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

为了上述问题，本发明提供了高温介电损耗特性测量系统及测量方法，高温下介电常数的测定变得更加精准和高效。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种高温介电损耗特性测量系统包括，

微波发生装置，其生成微波；

双定向耦合器，其连接用于测量微波功率的第一功率计，所述第一功率计测量来自微波发生装置的第一入射功率和来自微波加热腔体的反射功率；

微波加热腔体，其配置成接收来自微波发生装置的微波以加热设在腔体内的待测样品，微波加热腔体包括，

输入端，其经由所述双定向耦合器连通微波发生装置以接收微波，

脊波导，其布置在所述微波加热腔体内以承载待测样品，待测样品由透波的保温材料包围，脊波导设有水冷套，

温度传感器，其测量所述待测样品温度数据；

单定向耦合器，其连接用于测量微波功率的第二功率计，所述第二功率计测量来自微波加热腔体的第二入射功率；

处理器，其连接所述第一功率计、第二功率计和温度传感器，

响应于第一功率计和第二功率计测量的功率数据，处理器生成待测样品消耗的微波功率，基于消耗的微波功率和温度数据，处理器生成待测样品的在不同温度下的介电常数。

所述的高温介电损耗特性测量系统中，所述微波发生装置包括用于产生微波的固态源和环形器，所述环形器连接水负载。

所述的高温介电损耗特性测量系统中，所述固态源包括电源和磁控管，所述固态源的额定功率至少2000W。

所述的高温介电损耗特性测量系统中，所述微波加热腔体包括矩形波导反应器，其在2450MHz工作频率下设有TE10模传输的单一模式。