[发明专利]一种用于测量生物样本介电特性的微波传感器

权利要求书

1.一种用于测量生物样本介电特性的微波传感器，其特征在于包括共面波导传输线及串联加载在共面波导传输线中间导带上的多个终端开路的槽线支节，该终端开路的槽线支节用于聚集电场进而提高检测的精确度和灵敏度，终端开路的槽线支节上设有用于放置被测生物样本的测试区域，共面波导传输线的输入端口和输出端口分别通过SMA接头与矢量网络分析仪相连。

2.根据权利要求1所述的用于测量生物样本介电特性的微波传感器，其特征在于：所述被测生物样本为块状固体可直接放置在测试区域，被测生物样本为流体或固体粉末可通过弓字型微流管加载在测试区域，该弓字型微流管通过导电胶粘贴在测试区域。

3.根据权利要求1所述的用于测量生物样本介电特性的微波传感器，其特征在于：所述共面波导传输线及多个终端开路的槽线支节均采用传统刻蚀工艺在金属层上刻蚀而成，该金属层设置于介质基板上，介质基板的材料为罗杰斯R4003C，其相对介电常数为3.38，介质基板的厚度为0.8mm，共面波导传输线中两条信号传输缝隙及中间导带的宽度分别为0.15mm和2.3mm，终端开路的槽线支节的缝隙宽度为0.15mm，终端开路的槽线支节的长度为1.7mm，个数为6个。

4.一种权利要求1-3中任意一项所述的用于测量生物样本介电特性的微波传感器的测量方法，其特征在于具体步骤为：

（1）首先通过仿真和实际测量确定共面波导传输线及其中间导带上加载的终端开路的槽线支节的最佳个数，同时确定各个部分的实际尺寸，然后刻蚀介质基板得到微波传感器，共面波导传输线两端的输入端口和输出端口分别通过SMA接头与矢量网络分析仪相连；

（2）根据微波传输特性，微波信号由输入端口输入，经终端开路的槽线支节，最后到达输出端口，加载的多个终端开路的槽线支节使测试区域具有很强的电场，进而大大提高测量的精确度和灵敏度，将被测生物样本放置于测试区域，相当于在共面波导传输线上引入不连续结构，这种不连续结构将构造成共面波导传输线两端口散射参数，且散射参数的变化情况携带有被测生物样本介电特性的信息，最后采用BP神经网络方法，基于测试的包含测试样品的散射参数信息反演被测生物样本的介电特性。

5.根据权利要求4所述的用于测量生物样本介电特性的微波传感器的测量方法，其特征在于步骤（2）的具体过程为：首先采用有限元FEM对不同电特性的被测生物样本引起的散射参数的幅度和相位信息进行仿真，获得训练神经网络所需的大量的样本；其次选择合适的神经网络和算法，建立测试的散射参数信息与被测生物样本的介电特性之间的关系，并用得到的样本数据训练神经网络，不断调控神经网络的参数直至达到网络具有智能输出的能力，即网络可以依据不断变化的输入信息正确地给出输出信息；最后将不同的样本引起的测量装置的散射参数的信息输入到训练好的网络，其介电特性将被正确输出。