[實用新型]一種小尺寸樣本介電常數檢測裝置

有效

• 申請號: 201721769979.4
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN207908583U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 劉偉娜;牛有田
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本實用新型公開了一種小尺寸樣本介電常數檢測裝置，包括矢量網絡分析儀和傳感器，其中傳感器由上下設置的金屬層和介質基板構成，金屬層上刻蝕有共面波導傳輸線，該共面波導傳輸線包括兩條信號傳輸縫隙、中間導帶和金屬地，在中間導帶上串聯加載有由矩形電容與槽線支節組成的測試區域，槽線支節垂直連接于矩形電容的兩側并且該槽線支節與兩條信號傳輸縫隙垂直連接。本實用新型的測試裝置結構簡單，靈敏度高，傳感器上的測量區域即矩形電容及兩端的槽線支節采用傳統的刻蝕工藝加工，價格低廉，加工難度低，便于批量生產，可實現在線實時檢測。

技術領域

本實用新型屬于微波測量裝置技術領域，具體涉及一種小尺寸樣本介電常數檢測裝置。

背景技術

隨著微波技術的應用在生物學、細胞學、食品化工及電磁兼容等領域內不斷取得突破性發展，許多新興的交叉學科應運而生，如微波化學、電磁場生物醫學等。然而，因人們對微波同生物介質或化學物質相互作用機理研究不足，導致了微波技術在上述領域內的應用依然面臨很多技術壁壘。生物介質或化學物質的電參數是反映微波與其相互作用的重要參數，如在生物學領域，像蛋白質熱變性、雙層質膜、單細胞特性以及在微波化學領域內非熱效應的研究，都是通過分析生物或化學物質介電特性的變化展開研究的。這些領域內的研究對象十分微小即被測對象為微流體，其引起的測試信號較為微弱，因此對檢測的靈敏度和精確度提出了很高的要求，否則這些微小體積引起的微弱信號將被淹沒在測試裝置的背景噪聲中。一般來說微流體的電特性測量方法可以分為諧振法和非諧振法，諧振法的特點是具有很高的靈敏度和精確度，但是屬于窄帶和非接觸性測試。非諧振法的特點是設備簡單、測試靈敏度低，但是屬于寬帶測試，可實現接觸性和非接觸性測量。

很多小尺寸樣品的電測量方法均采用共面波導傳輸線，并在其中間導帶加載微流通道，但是沒有考慮到增強微流通道的電場，也沒有考慮阻抗匹配，致使整個檢測裝置上電磁最強的部分集中在共面波導傳輸線的兩條信號傳輸縫隙中，且微流通道還需要采用特殊的工藝進行加工，這大大增加了傳感器的加工成本和難度，很難用于批量生產和在大范圍內推廣使用，并且只能用于檢測液體樣品。鑒于此，本實用新型提出了一種小尺寸樣本介電常數檢測裝置，該檢測裝置采用共面波導傳輸線加載微流通道構成，微流通道采用多個共面波導開路支節，這大大增強了測試區域的電場，從而使檢測靈敏度大大提高，并且可用于檢測固體樣品。

發明內容

本實用新型解決的技術問題是提供了一種結構簡單且測試靈敏度較高的小尺寸樣本介電常數檢測裝置，該檢測裝置可用于檢測流體、粉末及塊狀固體的介電特性。

本實用新型為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種小尺寸樣本介電常數檢測裝置，其特征在于包括矢量網絡分析儀和傳感器，其中傳感器由上下設置的金屬層和介質基板構成，金屬層上刻蝕有共面波導傳輸線，該共面波導傳輸線包括兩條信號傳輸縫隙、中間導帶和金屬地，在中間導帶上串聯加載有由矩形電容與槽線支節組成的測試區域，槽線支節垂直連接于矩形電容的兩側并且該槽線支節與兩條信號傳輸縫隙垂直連接，測試區域與共面波導傳輸線串聯，共面波導傳輸線的輸入端口和輸出端口分別通過SMA接頭與矢量網絡分析儀相連。

進一步優選，所述介質基板的材料為羅杰斯R4003C，其相對介電常數為3.38，介質基板的厚度為0.8mm，共面波導傳輸線中兩條信號傳輸縫隙及中間導帶的寬度分別為0.15mm和2.3mm，兩條信號傳輸縫隙上加載槽線支節的縫隙寬度為0.15mm，矩形電容尺寸為3.4mm*2.8mm。

進一步優選，所述測試樣品為塊狀固體可直接放置在測試區域，測試樣品為流體或固體粉末可通過弓字型微流管加載在測試區域，該弓字型微流管通過導電膠粘貼在測試區域。