[實(shí)用新型]基于共面波導(dǎo)傳輸線的微流體介電特性檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721771602.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN207908584U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉娜;施艷艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本實(shí)用新型公開了一種基于共面波導(dǎo)傳輸線的微流體介電特性檢測(cè)裝置，包括共面波導(dǎo)傳輸線及串聯(lián)加載在共面波導(dǎo)傳輸線中間導(dǎo)帶的兩個(gè)對(duì)稱的復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II，復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II均由多個(gè)終端開路的槽線支節(jié)組成，復(fù)合支節(jié)I上設(shè)有用于放置測(cè)試樣品的測(cè)試區(qū)域，共面波導(dǎo)傳輸線的輸入端口和輸出端口分別通過SMA接頭與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀相連。本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，傳感器上的復(fù)合支節(jié)采用傳統(tǒng)的刻蝕工藝加工，價(jià)格低廉，加工難度低，便于批量生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)寬帶檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微波測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于共面波導(dǎo)傳輸線的微流體介電特性檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

隨著微波技術(shù)的應(yīng)用在生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、食品化工及電磁兼容等領(lǐng)域內(nèi)不斷取得驚人的發(fā)展，許多新興的交叉學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生，如微波化學(xué)、電磁場(chǎng)生物醫(yī)學(xué)。然而，因人們對(duì)微波同生物介質(zhì)或者化學(xué)物質(zhì)相互作用機(jī)理研究不足，導(dǎo)致了微波技術(shù)在上述領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用依然面臨很多技術(shù)壁壘。生物介質(zhì)或者化學(xué)物質(zhì)的電參數(shù)是反映微波與其相互作用的重要參數(shù)，如在生物學(xué)領(lǐng)域，像蛋白質(zhì)熱變性、雙層質(zhì)膜、單細(xì)胞特性，以及在微波化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)非熱效應(yīng)的研究，都是通過分析生物或化學(xué)物質(zhì)介電特性的變化展開研究的。

這些領(lǐng)域內(nèi)的研究對(duì)象十分微小即被測(cè)對(duì)象為微流體，其引起測(cè)試信號(hào)的的微小，因此對(duì)檢測(cè)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的信號(hào)將被淹沒在測(cè)試裝置的背景噪聲中。 一般來說微流體的電特性測(cè)量方法可以分為諧振法和非諧振法，諧振法的特點(diǎn)是具有很高的靈敏度高和很準(zhǔn)的精確度，但是屬于窄帶和非接觸性測(cè)試。非諧振法的特點(diǎn)是設(shè)備簡單、測(cè)試靈敏度低但屬于寬帶，可實(shí)現(xiàn)接觸性和非接觸性測(cè)量。文獻(xiàn)Dong J, Shen F, Dong Y, et al. “Noncontact Measurement ofComplex Permittivity of Electrically Small Samples at Microwave Frequencies[J]”. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques, 2016, 64(9):2883-2893.采用諧振法實(shí)現(xiàn)了電小尺寸樣本的電特性測(cè)試，但屬于窄帶檢測(cè)。非諧振法是實(shí)現(xiàn)寬帶檢測(cè)的主要方法，而傳輸/反射法是非諧振法中應(yīng)用最為廣泛的。很多微流體的電測(cè)量方法均采用共面波導(dǎo)傳輸線，并在其中間導(dǎo)帶加載微流通道，但是沒有考慮到增強(qiáng)微流通道的電場(chǎng)，也沒有考慮阻抗匹配，致使整個(gè)檢測(cè)裝置上電磁最強(qiáng)的部分集中在共面波導(dǎo)傳輸線的兩條傳輸縫隙中，且微流通道還需要采用特殊的工藝進(jìn)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(chǎn)和在大范圍內(nèi)推廣使用。

鑒于此，本實(shí)用新型提出一種基于傳輸/發(fā)射法的寬帶微流體電特性微波檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置采用共面波導(dǎo)傳輸線加上微流通道構(gòu)成，微流通道采用多個(gè)終端開路的槽線支節(jié)，這大大增強(qiáng)了測(cè)試區(qū)域的電場(chǎng)，從而使檢測(cè)靈敏度大大提高。

發(fā)明內(nèi)容

為克服目前大多數(shù)微流體介電特性微波檢測(cè)裝置中對(duì)被檢測(cè)樣品的靈敏度的局限性，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于共面波導(dǎo)傳輸線的微流體介電特性檢測(cè)裝置。通過在共面波導(dǎo)傳輸線的中間導(dǎo)帶上加載兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的多個(gè)終端開路的槽線支節(jié)提高檢測(cè)靈敏度。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，基于共面波導(dǎo)傳輸線的微流體介電特性檢測(cè)裝置，其特征在于包括共面波導(dǎo)傳輸線及串聯(lián)加載在共面波導(dǎo)傳輸線中間導(dǎo)帶的兩個(gè)對(duì)稱的復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II，復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II均由多個(gè)終端開路的槽線支節(jié)組成，復(fù)合支節(jié)I上設(shè)有用于放置測(cè)試樣品的測(cè)試區(qū)域，復(fù)合支節(jié)II用于增強(qiáng)復(fù)合支節(jié)I上測(cè)試區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度及滿足阻抗匹配進(jìn)而提高檢測(cè)的靈敏度和精確度，復(fù)合支節(jié)I和復(fù)合支節(jié)II之間設(shè)有間距用于保證信號(hào)正常傳輸而不受串?dāng)_，共面波導(dǎo)傳輸線的輸入端口和輸出端口分別通過SMA接頭與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀相連。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述被測(cè)樣品為塊狀固體可直接放置在測(cè)試區(qū)域，被測(cè)樣品為流體或固體粉末可通過弓字型微流管加載在測(cè)試區(qū)域，該弓字型微流管通過導(dǎo)電膠粘貼在測(cè)試區(qū)域。