[發明專利]一種微波傳感器、微波信號處理系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201910188940.0
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109959668A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 任麗青;毛詩濃;王禹浪;陳飛
• 申請（專利權）人: 康特衛普技術有限公司
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 王珒;金龍

本發明公開了一種微波傳感器、微波信號處理系統及檢測方法，屬于微波系統領域。針對現有技術中存在的現有的微波傳感器可以基于軟光刻技術來制造，成本高，制作難度大的問題，本發明提供了一種微波傳感器、微波信號處理系統及檢測方法，基于印刷電路板(PCB)制作的微波傳感器，比玻璃基微波傳感器更經濟，適合大批量生產，該傳感器及系統還可以容易地與微流控通道和毛細管結合，在食品飲料生產中的成分分析、食品和飲用水中的病原體檢測等方面具有廣闊的應用前景，它可以實現傳感器以及系統的制作簡單，檢測精確，成本大大降低。

技術領域

本發明屬于微波系統領域，更具體地說，涉及一種微波傳感器、微波信號處理系統及檢 測方法。

背景技術

微波探測是一種遙感技術，它具有從生命科學到食品工業的廣泛應用的潛力。現有的微 波傳感器可以基于軟光刻技術來制造。現有的不同類型的微波傳感器包括同軸探針法、傳輸 線法、自由空間法和諧振腔法。在這些方法中，共振法由于能在較低頻率下工作并且需要較 少的樣本量而受到更多的關注。開口環形諧振器(SRR，Split-ringresonator)是一種微波諧振器， 與傳統的諧振器相比，開口環形諧振器可以顯著減小諧振器的尺寸，使諧振器的設計和制造 更加靈活，成為研究和產品開發中應用最廣泛的技術之一。研究開發并評估了不同類型的開 口環形諧振器，如用于傳感和加熱的1端口玻璃基開口環形諧振器與微流體結合、帶有毛細 管的2端口環形諧振器、互補開口環形諧振器和2端口方形開口環諧振器。但是玻璃基傳感 器因其制造成本高、加工時間長而不適于批量生產。玻璃傳感器最初由一塊等離子噴涂薄銅 層的玻璃基板制成，然后通過光刻蝕和電鍍工藝將銅跡顯影到該銅層上。在這些過程中可能 會使用到昂貴的化學品和設備。光刻工藝的昂貴和復雜的工序可能限制微波傳感器的發展和 應用。從研究實驗室制造一個基于玻璃的傳感器的成本約為70-100加元，而基于PCB的傳 感器成本為1-2加元。

對于傳感器的結構上，有各種結構形式進行設計，如現有的中國專利申請，申請號201810472596.3，公開日2018年9月25日，公開了一種基于電磁誘導透明效應的太赫茲波段超材料傳感器。該傳感器包括介質層和其上的亞波長金屬陣列的超材料，亞波長金屬陣列 由多個由開口圓形諧振環和開口方形諧振環組合而成。在太赫茲波激勵下，單獨的開口圓形 諧振環和開口方形諧振環分別表現為“亮”模式和“暗模式”；當兩諧振環組合，兩間距為 80.0-85.0μm時，亮暗模相互耦合，產生破壞性干涉，實現了類EIT效應，在諧振點附近產生 了尖銳的透射峰。該傳感器利用透射率譜中類EIT效應產生的尖銳透射峰頻率在單位折射率 變化內平移的量來衡量傳感器的靈敏度，實現了400GHz-800GHz頻率范圍內的折射率傳感 功能。又如美國專利US20120086463A1，公開了一種用于近場探針的設計方法和結構具有高 靈敏度檢測中使用的各種各樣的材料和對象，如生物組織中異常，金屬表面上的裂紋，對象 的位置，或組合物材料的這種作為介電常數和滲透性。。。等等，被公開。本發明包括使用單 個或多個超材料單元電池或超材料顆粒作為近場傳感器。超材料單元被定義為用于制造所使 用的建筑塊亞材料，其提供電或磁特性未發現天然存在的媒體中。超材料單元或顆粒包括拆 分-環諧振器，互補的拆分-環諧振器，或制成各種其它的電-小諧振器導線或導電的平表面。 超材料單元通過適當的激勵單元被激發，例如小環，microstriplines，根據所述的電磁特性等 所述的超材料的單元電池。一旦所述的超材料單元電池被激勵，該反射和傳輸系數從所述勵 磁機構可以被測量。但上述的應用方向主要在于，測量金屬等物質的狀態，與我方目的是測 量流體的食品的領域不同，所解決的問題也不相同。

發明內容

1.要解決的技術問題

針對現有技術中存在的現有的微波傳感器可以基于軟光刻技術來制造，成本高，制作難 度大的問題，本發明提供了一種微波傳感器、微波信號處理系統及檢測方法，它可以實現傳 感器以及系統的制作簡單，檢測精確，成本大大降低。

2.技術方案

本發明的目的通過以下技術方案實現。