[發明專利]一種基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統

在審

• 申請號: 201810857288.2
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN108645872A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 黃杰;徐國慶;魏治華;劉旭揚;劉禹奇;倪星生
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01N27/22
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：包括矢量網絡分析儀(1)、同軸-波導轉換器(2)、矩形波導(3)和超材料傳感器(4)，所述矢量網絡分析儀通過同軸-波導轉換器與矩形波導的前端連接，所述矩形波導的后端與超材料傳感器連接，所述超材料傳感器用于接觸或容置待測食用油；

所述矢量網絡分析儀(1)發射的掃頻信號經同軸-波導轉換器(2)和矩形波導(3)傳輸后激勵在接觸或容置待測食用油的超材料傳感器(4)上，產生相應的反射信號經矩形波導和同軸-波導轉換器傳輸后由矢量網絡分析儀接收；計算接收和發射信號功率的比值，將單位轉化成dB，即測得超材料傳感器的反射率，作出頻率-反射率的關系曲線，反射谷對應的頻率即為超材料傳感器的吸收頻點；

由于不同種類的食用油的介電常數不同，超材料傳感器的吸收頻點也不同，根據測得的吸收頻點與數據庫對照即可判斷待測食用油的種類。

2.根據權利要求1所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述超材料傳感器(4)包括從上至下依次設置的諧振單元(41)、第一襯底(42)、微流道層(43)、第二襯底(44)和金屬背板(45)，所述諧振單元包括四個相同的W形諧振器，分別布置在第一襯底上表面的左上、右上、左下和右下四個方向，組合而成的諧振單元的外輪廓為正方形，四個W形諧振器的底部開口位于正方形的四個角，諧振單元的中心與第一襯底的中心重合；四個W形諧振器互不接觸，兩兩之間存在間隙。

3.根據權利要求2所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述W形諧振器包括對稱設置的右半部(411)和左半部(412)，所述右半部包括依次連接的第一連接塊(7)、第二連接塊(8)和第三連接塊(9)，所述第一連接塊和第三連接塊分別設于第二連接塊的兩側，第一連接塊與第二連接塊的夾角為45°，第三連接塊與第二連接塊的夾角為135°，所述第三連接塊的自由端與左半部連接。

4.根據權利要求3所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述諧振單元(41)四周開口寬度g＝0.275mm，W形諧振器兩兩之間的間隙s＝0.175mm，所述第一連接塊(7)、第二連接塊(8)和第三連接塊(9)的寬度W1＝0.5mm。

5.根據權利要求2所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述微流道層(43)朝向諧振單元的一面設有雙螺旋通道，用于容置待測食用油，雙螺旋通道主體的兩端分別通過雙螺旋通道進口或雙螺旋通道出口與外部連通；

所述微流道層(43)選用介電常數ε_r＝2.2，磁導率μ_r＝1，損耗正切角＝0.04的聚甲基丙烯酸甲酯介質材料，厚度t1＝0.8mm。

6.根據權利要求5所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述雙螺旋通道的結構參數為：寬度W2＝0.35mm，深度D＝0.4mm，間距V＝0.15mm。

7.根據權利要求2所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述第一襯底(42)和第二襯底(44)選用介電常數ε_r＝2.2，磁導率μ_r＝1，損耗正切角＝0.0009的高頻介質材料，厚度t2＝0.127mm。

8.根據權利要求2所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述金屬背板(45)貼合在第二襯底(44)的下表面，貼合面積與第二襯底的下表面面積一致。

9.根據權利要求2所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述諧振單元(41)和金屬背板(45)選用的是厚度為t3＝0.035mm的金屬銅，電導率為σ＝5.8×10⁷S/m。

10.根據權利要求1或2所述的基于超表面結構的食用油種類微波檢測系統，其特征在于：所述同軸-波導轉換器(2)、矩形波導(3)和超材料傳感器(4)置于恒溫操作箱內，所述恒溫操作箱內的溫度為25±2℃。