一种测量圆柱腔内壁介质薄膜厚度的方法

Abstract

针对谐振腔传感器内壁水膜和盐垢会降低湿度测量精度的问题,文章提出一种用于测量圆柱腔内壁介质薄膜厚度的方法。此方法基于介质微扰法的原理,使用双曲余弦开缝形谐振腔作为传感器,工作于TE111模式来测量介质薄膜厚度。以水膜为例,理论推导了谐振腔水膜厚度与谐振频率的关系,并通过仿真分析了TE111模式准确测量水膜的可行性;采用矢量场方程的方法建立了TE111模式下谐振腔端面电流密度分布线的数学模型,并设计了双曲余弦开缝形谐振腔传感器。仿真结果表明:该谐振腔的电磁特性、辐射特性和流动特性均良好,电磁泄露率基本为0,取样误差为-1.25%,符合设计要求;可准确测量水膜、盐垢、油膜和污垢等介质薄膜的厚度,且它们的膜厚均与谐振频率偏移量呈线性关系,与理论相符。

Keywords

• 介质微扰法;圆柱形谐振腔;介质薄膜厚度;水膜厚度;TE111模式