[发明专利]一种基于介电特性的混凝土拌合物传感器测量频率优选方法

说明书

本发明公开了一种基于介电特性的混凝土拌合物传感器测量频率优选方法。通过分析在同一测量频率下不同类型的干硬性混凝土拌合物介电常数的频率特性，获得一个测量频率范围，在该范围内不同配比干硬性混凝土拌合物的介电常数受测量频率的影响程度均达到最小。利用介电探头法，通过将介电探头套件与安捷伦网络分析仪一起使用，在不同的测量频率下分析干硬性混凝土拌合物的介电常数与测量频率的关系，从而又可以求得信号源频率的一个范围值。将这两个测量频率范围结合，即可准确的选择信号源的发生频率。本发明可排除由于干硬性混凝土拌合物不同配比类型的不同对测量频率选取的影响，非常适用于需要精确选择信号源的发生频率的场合。

技术领域

本发明涉及一种基于介电特性的混凝土拌合物传感器测量频率优选方法，涉及电磁场理论中电磁波传输技术研究，属于电子信息领域中的电路与信息处理技术。

背景技术

介电特性法是指研究混凝土拌合物介电特性的实部与虚部部分，分析它们受到干硬性混凝土拌合物含水量的影响程度从而来间接测量干硬性混凝土拌合物含湿率的一种快速实时的方法。

混凝土拌合物是一种介于极性与离子性电介质之间的多孔复杂电介质，它的成分包括固体颗粒、空气以及水。混凝土拌合物中固体颗粒的相对介电常数为1～12，空气的相对介电常数为1，水的相对介电常数为78.2，水的相对介电常数要远大于空气以及混凝土拌合物固体颗粒。因此，可认为混凝土拌合物自由含水量，即含湿率会极大地影响混凝土拌合物介电常数的取值。

电介质材料的介电常数主要由三个部分组成，由于极化引起的能量存贮，由于介电弛豫引起的能量损失和传导引起的能量损失。极化和弛豫性能都可以看做电容，因此，介电常数同时描述电介质材料的电容行为和导电行为，这些行为可以用来测量电介质材料在固态(颗粒或多孔)、液态和气态下的化学性质和成分。复介电常数等效于一个阻抗，包括电阻和电抗(电容和电感)，其相位夹角为90°。复介电常数的实部和虚部均可以表示成频率的函数，因此电介质测量介电常数时的频率对介电常数的测量效果有着重要的作用。

混凝土拌合物是种复合介质，它的介电常数可用复数的形式表达：ε＝ε′-jε″，其中，ε′是指介电常数的实数部分，表示介质对电磁场的位移极化。电磁波的传播速度和电场受到ε′的影响。ε″是指介电常数的虚数部分，表示介质对电波的衰减特性。若要减少导体间介质的损耗则要尽量减少复介电常数虚部的影响，此时，选择一个合适的频率显得尤为重要。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种基于介电特性的混凝土拌合物传感器测量频率优选方法。

本发明目的是：设计一种基于介电特性混凝土拌合物传感器测量频率的优选方法，有利于测量频率的精确选择，从而确保传感器工作时的精确性。

本发明通过以下技术方案实现：

基于介电特性的混凝土拌合物传感器测量频率优选方法，其特征在于包括以下方法：

1)测量频率选择：

根据混凝土拌合物介电特性确定最低测试频率；

配备不同配比的混凝土拌合物，获得并分析在同一测量频率下不同类型的混凝土拌合物介电常数的频率特性，得出一个测量频率范围，在该范围内不同配比混凝土拌合物的介电常数受测量频率的影响程度最小；

2)频率优选：

在方法1)获得的频率范围内，获得并分析同一混凝土拌合物不同频率介电常数的频率特性，得出一个测量频率范围，在该范围内介电常数受测量频率的影响程度最小；

3)将方法1)和方法2)获得的两个测量频率范围结合，得到准确的选择传感器测量信号源的发生频率。

本发明频率选择利用介电探头法，通过将介电探头设备与安捷伦网络分析仪联合使用，分析方法1)和方法2)混凝土拌合物测试频率与介电常数的关系，获得最优测量频率。