一种非接触式溶液浓度无线测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触式溶液浓度无线测量装置，其包括：测量机部分，包括垂直极化天线、水平极化天线和用于盛装待测溶液的非接触测量装置，非接触测量装置包括液体容器和微带缺陷地结构，液体容器设置于微带缺陷地结构上，微带缺陷地结构包括微带线和双开口缝隙谐振环，收发机部分，包括通信连接的收发机和双极化收发天线。本发明专利技术非接触式溶液浓度无线测量装置利用双开口缝隙谐振环结构来检测溶液浓度变化，其精度较高。本发明专利技术能够对溶液浓度的变化进行非接触的遥测测量，相比于传统微波非侵入测量方法，具有更高的灵敏度。具有更高的灵敏度。具有更高的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式溶液浓度无线测量装置


[0001]本专利技术涉及溶液浓度测量
，特别涉及一种非接触式溶液浓度无线测量装置。

技术介绍

[0002]目前，溶液浓度的检测方法有比重法、旋光法、分光光度法、超声波法和折射率法。比重法精度最高，但是不适用于快速现场检测；旋光法与溶液成分有关，应用范围受到一定约束。超声波法与折射率法虽然可以很好的用于非侵入式检测，然而精度依赖复杂的处理设备，不仅成本较高，且对于应用频段范围有很强的限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种可实现无线测量、且灵敏度高的非接触式溶液浓度无线测量装置。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种非接触式溶液浓度无线测量装置，其包括：
[0005]测量机部分，包括垂直极化天线、水平极化天线和用于盛装待测溶液的非接触测量装置，所述非接触测量装置包括液体容器和微带缺陷地结构，所述液体容器设置于所述微带缺陷地结构上，所述液体容器设有进样口和出样口，所述微带缺陷地结构包括微带线和双开口缝隙谐振环，所述微带线的两端分别形成第一端口和第二端口，所述垂直极化天线与第一端口连接，所述垂直极化天线与第二端口连接；
[0006]收发机部分，包括通信连接的收发机和双极化收发天线；
[0007]所述收发机通过所述双极化收发天线发射垂直极化连续波信号，所述垂直极化天线接收所述垂直极化连续波信号，所述垂直极化连续波信号经过待测溶液后从所述水平极化天线转化成水平极化连续波信号，所述双极化收发天线接收所述水平极化连续波信号，得到水平极化连续波信号与垂直极化连续波信号的功率比值S21，根据S21谐振点的变化计算得到待测溶液浓度。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述双开口缝隙谐振环的缝隙宽度大于开口宽度。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述双开口缝隙谐振环的缝隙宽度为0.1
‑
0.5mm，所述双开口缝隙谐振环的开口宽度为0.05
‑
0.1mm。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述水平极化连续波信号的功率与遥测距离的关系如下：
[0011][0012]其中，R为遥测距离，λ为工作频率对应的波长，P
t
为收发机发射的功率，G
t
与G
r
分别为收发机以及测量机天线的增益值，P
s
为测量机的可工作最低功率。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述垂直极化连续波信号的频段在1
‑
2GHZ。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述微带线的宽度大于所述双开口缝隙谐振环的开口
宽度。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述液体容器设有进样口和出样口，所述进样口和出样口对称设置于液体容器的两侧。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述微带线的特征阻抗为50欧姆。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述液体容器为石英玻璃。
[0018]本专利技术还提供了一种非接触式溶液浓度无线测量装置，其包括：
[0019]测量机部分，包括垂直极化天线、水平极化天线、环形器、负载和用于盛装待测溶液的非接触测量装置，所述非接触测量装置包括液体容器和微带缺陷地结构，所述液体容器设置于所述微带缺陷地结构上，所述液体容器设有进样口和出样口，所述微带缺陷地结构包括微带线和双开口缝隙谐振环，所述微带线的宽度大于所述双开口缝隙谐振环的开口宽度，所述微带线的两端分别形成第一端口和第二端口，所述垂直极化天线和垂直极化天线通过所述环形器与第一端口连接，所述第二端口与负载连接；
[0020]收发机部分，包括通信连接的收发机和双极化收发天线；
[0021]所述收发机通过所述双极化收发天线发射垂直极化连续波信号，所述垂直极化天线接收所述垂直极化连续波信号，所述垂直极化连续波信号由所述环形器进入待测溶液后返回所述环形器，并由所述水平极化天线转化成水平极化连续波信号，所述双极化收发天线接收所述水平极化连续波信号，得到水平极化连续波信号与垂直极化连续波信号的功率比值S11，根据S11谐振点的变化计算得到待测溶液浓度。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术非接触式溶液浓度无线测量装置利用双开口缝隙谐振环结构来检测溶液浓度变化，其精度较高。本专利技术能够对溶液浓度的变化进行非接触的遥测测量，相比于传统微波非侵入测量方法，具有更高的灵敏度。
[0024]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0025]图1是本专利技术优选实施例一中非接触式溶液浓度无线测量装置的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术优选实施例一中非接触测量装置的外部结构示意图；
[0027]图3是本专利技术优选实施例一中微带缺陷地结构的结构示意图；
[0028]图4是本专利技术中非接触测量装置的等效电路图；
[0029]图5是本专利技术优选实施例二中非接触式溶液浓度无线测量装置的结构示意图；
[0030]图6是本专利技术优选实施例中不同浓度的葡萄糖溶液的S11值变化曲线；
[0031]图7是本专利技术优选实施例中不同浓度葡萄糖溶液的S11谐振点变化曲线；
[0032]图8是本专利技术优选实施例中不同浓度的葡萄糖溶液的S21值变化曲线；
[0033]图9是本专利技术优选实施例中不同浓度葡萄糖溶液的S21谐振点变化曲线。
[0034]标记说明：10、液体容器；11、进样口；12、出样口；20、微带缺陷地结构；21、介质板；22、微带线；23、双开口缝隙谐振环。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0036]溶液浓度的介电常数ε可用Debye模型来精确表征：
[0037][0038]其中，ε
′
为溶液介电常数的实部，ε
″
为介电常数的虚部，ε
∞
为频率无穷大时的介电常数，ε
s
为直流电场下的介电常数，τ为溶液的弛豫时间，j为虚数单位，ω为角频率。当溶液浓度发生变化时，上述参数与浓度变化之间呈现线性关系，所以探测出介电常数的变化即探测出溶液浓度的变化。
[0039]实施例一
[0040]如图1
‑
3所示，为本专利技术实施例一中的非接触式溶液浓度无线测量装置，包括：
[0041]测量机部分，包括垂直极化天线、水平极化天线和用于盛装待测溶液的非接触测量装置，所述非接触测量装置包括液体容器10和微带缺陷地结构20，所述液体容器10设置于所述微带缺陷地结构20上，所述液体容器10设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式溶液浓度无线测量装置，其特征在于，包括：测量机部分，包括垂直极化天线、水平极化天线和用于盛装待测溶液的非接触测量装置，所述非接触测量装置包括液体容器和微带缺陷地结构，所述液体容器设置于所述微带缺陷地结构上，所述液体容器设有进样口和出样口，所述微带缺陷地结构包括微带线和双开口缝隙谐振环，所述微带线的两端分别形成第一端口和第二端口，所述垂直极化天线与第一端口连接，所述垂直极化天线与第二端口连接；收发机部分，包括通信连接的收发机和双极化收发天线；所述收发机通过所述双极化收发天线发射垂直极化连续波信号，所述垂直极化天线接收所述垂直极化连续波信号，所述垂直极化连续波信号经过待测溶液后从所述水平极化天线转化成水平极化连续波信号，所述双极化收发天线接收所述水平极化连续波信号，得到水平极化连续波信号与垂直极化连续波信号的功率比值S21，根据S21谐振点的变化计算得到待测溶液浓度。2.如权利要求1所述的非接触式溶液浓度无线测量装置，其特征在于，所述双开口缝隙谐振环的缝隙宽度大于开口宽度。3.如权利要求2所述的非接触式溶液浓度无线测量装置，其特征在于，所述双开口缝隙谐振环的缝隙宽度为0.1
‑
0.5mm，所述双开口缝隙谐振环的开口宽度为0.05
‑
0.1mm。4.如权利要求1所述的非接触式溶液浓度无线测量装置，其特征在于，所述水平极化连续波信号的功率与遥测距离的关系如下：其中，R为遥测距离，λ为工作频率对应的波长，P
t
为收发机发射的功率，G
t
与G
r
分别为收发机以及测量机天线的增益值，P
s
为测量机的可工作最...

【专利技术属性】
技术研发人员：张允晶，李鹏，何兴理，窦玉江，李灵锋，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：