[發(fā)明專利]一種基于Wi-Fi信號(hào)測(cè)量液體復(fù)介電常數(shù)的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011421303.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN112595898A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超;李凡;方濱興;殷麗華;孫哲;羅熙;李丹;王星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué);鵬城實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26;G01N23/00;G06N20/00;H04B17/309
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;吳落

1.一種基于Wi-Fi信號(hào)測(cè)量液體復(fù)介電常數(shù)的方法，其特征在于，包括：

獲取Wi-Fi信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的Wi-Fi信號(hào)，并對(duì)所述Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理操作，得到所述Wi-Fi信號(hào)的信道狀態(tài)信息；其中，所述Wi-Fi信號(hào)包括經(jīng)過待測(cè)液體的Wi-Fi信號(hào)和未經(jīng)過待測(cè)液體的Wi-Fi信號(hào)；

將所述信道狀態(tài)信息進(jìn)行降噪處理，得到至少一組穩(wěn)定的幅度比值和相位差值；其中，所述幅度比值和相位差值為經(jīng)過待測(cè)液體的Wi-Fi信號(hào)數(shù)據(jù)和未經(jīng)過待測(cè)液體的Wi-Fi信號(hào)數(shù)據(jù)的幅度比值和相位差值；

將所述幅度比值和相位差值通過預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)處理模塊，并將處理的結(jié)果通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，判斷得出待測(cè)液體的復(fù)介電常數(shù)；其中，所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括：線性回歸算法、KNN算法以及RNN算法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Wi-Fi信號(hào)測(cè)量液體復(fù)介電常數(shù)的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)處理模塊，具體采用如下公式構(gòu)建：

復(fù)介電常數(shù)∈采用如下形式表示：

∈＝∈′+i∈″ (1)

幅度比和相位差滿足以下的關(guān)系：

γ＝α+iβ (2)

發(fā)射天線通以正弦交流電I_T＝I₀e^iωt，則接受天線處由于電磁波產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

其中：

S₀＝πa²

其中，μ為介質(zhì)磁導(dǎo)率，I和ω分別為發(fā)射線圈的發(fā)射電流和角頻率，N_T和N_R分別為發(fā)射線圈和接收線圈的匝數(shù)，a為線圈半徑；

(3)式可變形為：

對(duì)復(fù)數(shù)域內(nèi)，任意x滿足下式：

xe^x＝z

則有：

x＝W(z)

lnW+W＝lnz

這里W(z)稱為L(zhǎng)ambert W函數(shù)，則傳播常數(shù)為：

記：

則：

此時(shí)γ₂，L₂已知，可由(6)式得到W₂

故：

而(3)式又可記為：

將兩者相比并取自然對(duì)數(shù)可得：

其中，A為幅度比，為相位差。此時(shí)得到

將W₂和帶入(7)式，可得W₁；

由(5)式即可得γ₁；

令Q＝γ²，則：

另外，由：

γ²＝ω²με-iωμσ

可得

其中ε是介電常數(shù)，σ是電導(dǎo)率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Wi-Fi信號(hào)測(cè)量液體復(fù)介電常數(shù)的方法，其特征在于，所述獲取Wi-Fi信號(hào)發(fā)射器發(fā)射的Wi-Fi信號(hào)，并對(duì)所述Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到所述Wi-Fi信號(hào)的信道狀態(tài)信息；其中，所述Wi-Fi信號(hào)包括經(jīng)過待測(cè)液體的Wi-Fi信號(hào)和未經(jīng)過待測(cè)液體的Wi-Fi信號(hào)；具體為：

首先，Wi-Fi信號(hào)發(fā)射器根據(jù)控制指令，控制發(fā)射端天線組發(fā)射Wi-Fi信號(hào)，其次，Wi-Fi信號(hào)接收器來自Wi-Fi信號(hào)發(fā)射器的Wi-Fi信號(hào)，并將Wi-Fi信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元將其轉(zhuǎn)換成的Wi-Fi信號(hào)的信道狀態(tài)信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Wi-Fi信號(hào)測(cè)量液體復(fù)介電常數(shù)的方法，其特征在于，所述降噪處理方法包括：高斯濾波方法、卡爾曼濾波方法以及小波降噪方法。