[发明专利]一种非接触式溶液浓度无线测量装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及溶液浓度测量技术领域，特别涉及一种非接触式溶液浓度无线测量装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

为了解决上述问题，本发明提供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，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。

作为本发明的进一步改进，所述双开口缝隙谐振环的缝隙宽度大于开口宽度。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，所述水平极化连续波信号的功率与遥测距离的关系如下：

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。

作为本发明的进一步改进，所述垂直极化连续波信号的频段在1-2GHZ。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，所述微带线的特征阻抗为50欧姆。

作为本发明的进一步改进，所述液体容器为石英玻璃。

本发明还提供了一种非接触式溶液浓度无线测量装置，其包括：