论文部分内容阅读
在医学、食品、环境、通讯、军事、农业等领域电磁波的使用越来越广泛,使用频率逐渐向微波的高频段发展。人们在广泛运用微波的同时也关注微波的安全问题,而复介电常数是影响微波与介质相互作用的一个重要电参数,它的准确测量意义重大。研究生物的电磁特性及电磁波与生物组织的相互作用,需要准确测量生物复介电常数,为此寻找或建立一种适合生物组织介电常数的测量方法非常重要。 本文结合生物的电磁特性和结构特点,对目前测量复介电常数的方法进行测试和分析,发现电桥法和同轴探针法在一定程度上比较适合生物介电常数的测量,但各有一定的局限性。 本文对电桥法和同轴探针法的特点及局限性进行深入分析,将同轴探针法模型进行修改,引入了修正量R,并建立起新的测量方法。实验结果表明,原模型比较适合损耗较大的介质,对损耗较小介质,测量值的准确值偏差较大;修正后的模型进一步提高了介质测量值准确度,特别是介质损耗较小时测量值的准确性,说明新模型降低了原模型在介质损耗较小时测量值准确性较差的不足。新模型不仅适合测量损耗较大的介质还适合测量损耗较小的介质,扩展了原有模型的适用范围。进一步以新建立的方法对几种生物样品进行测量研究,实验结果表明频率不太高时,在误差允许的范围内,原有模型和修正模型测量值近似相等,可以使用原模型进行测量;随着频率的升高,生物介质损耗减小,用原模型获得的测量结果准确性较差,需要使用修正模型。 针对目前生物组织复介电常数的测量大多集中3.5GHZ以下,以及在实际测量时,由于现有条件限制,需要在测量前对样品进行加工——如块状变为糊状或粉末状,这种加工导致组织结构的改变是否也改变原物质的电磁属性,引起测量值的明显变化,针对这两种情况,本文用改进后的方法在10MHZ-4.8GHZ范围内对不同生物组织和由同种生物制成不同性状的样品进行测量和比较。实验结果表明:新建立的模型和方法在10MHZ-4.8GHZ范围内可以对生物组织进行有效测量;样品性状的改变会导致介质电磁属性变化——在低频时,性状改变前后测量值的差别比较大,因此在低频时不能将样品性状改变前、后的测量值直接等同起来,随着频率升高,这种差别逐渐缩小,在误差范围内,可以近似用性状改变后的测量值来反映原物质的电磁属性。