微带缝隙谐振器测湿方法的研究

摘要

电力行业发展至今，汽轮机一直发挥着其功不可没的作用。为保证电能能够连续不间断地输送到用电设备，汽轮机必须做到长期稳定运转以发挥其作用，因此，汽轮机内湿蒸汽质量湿度的准确测量就显得格外重要。在蒸汽测湿的众多方法中，微波谐振腔微扰技术测量蒸汽湿度的方法逐渐走向成熟，并在实际测湿系统中得到应用。基于这一方法的研究现状，针对金属圆柱谐振腔的缺点，本文提出一种微带缝隙谐振器湿度传感方法，该方法制作的湿度传感器结构简单、体积小、重量轻、易于制作，是对蒸汽湿度准确测量的一种尝试。
　　首先，本文着重研究了湿度、温度、频率与复介电常数之间的关系。然后，本文从微带线的结构特性和等效电路的理论出发，尝试新的方法来测量湿蒸汽质量湿度。最后根据微带线的尺寸和湿蒸汽的介电性质，确定本文中理想的谐振频率，选择仿真模型中的端口设置，进而来确定微带缝隙谐振器的参数设置。在Ansoft HFSS13.0环境下对微带线谐振器进行了建模仿真，构建半波长开路线谐振器和微带环形谐振器两种微带线结构，并对两种结构的 S参数进行讨论，为满足谐振要求不断进行结构参数优化。调整屏蔽盒中湿蒸汽介电常数，观察数据结果，根据数据来分析两种微带结构中频率偏移量是否满足湿蒸汽质量湿度的测量要求。结果表明，微带缝隙谐振器满足理论要求，可以用来测量汽轮机中湿蒸汽的质量湿度。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 湿蒸汽的特性研究

2.1 湿蒸汽介电常数与质量湿度的关系式

2.2 相关参数

2.3 湿蒸汽质量湿度综合分析

2.4 本章小结

第3章 微带缝隙谐振器的基本理论

3.1 微带线的基本结构

3.2 微带谐振器

3.3 微带环形谐振器

3.4 微波网络

第4章 微带缝隙谐振器模型设计

4.1 微带线介质层材料的选择

4.2 端口设置与散射系数S

4.3 半波长开路线谐振器模型

4.4 微带缝隙环形谐振器

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录1

硕士研究生在学期间发表的学术论文和参加科研情况

致谢