[發明專利]一種基于Wi-Fi信號測量液體復介電常數的方法及裝置

在審

• 申請號: 202011421303.2
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112595898A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李超;李凡;方濱興;殷麗華;孫哲;羅熙;李丹;王星
• 申請（專利權）人: 廣州大學;鵬城實驗室
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01N23/00;G06N20/00;H04B17/309
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;吳落

本發明公開了一種基于Wi－Fi信號測量液體復介電常數的方法，包括：獲取Wi－Fi信號發射器發射的Wi－Fi信號，并對所述Wi－Fi信號進行預處理操作，得到所述Wi－Fi信號的信道狀態信息；其中，所述Wi－Fi信號包括經過待測液體的Wi－Fi信號和未經過待測液體的Wi－Fi信號；將所述信道狀態信息進行降噪處理，得到至少一組穩定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設的數據處理模塊，并將處理的結果通過機器學習算法，判斷得出待測液體的復介電常數。通過本發明，能夠得到液體的復介電常數，進而可將復介電常數用于對液體類別、含量的檢測，在滿足液體檢測的同時，降低了液體識別的成本。

技術領域

本發明涉及智能設備液體識別技術領域，特別是涉及一種基于Wi-Fi信號測量液體復介電常數的方法及裝置。

背景技術

目前，現有的液體識別方法可以分為以下兩種：

第一種是依托于昂貴的液體識別設備的方法，如光譜分析法、電分析法和高頻電磁波(如太赫茲)測量法。這些方法有些可以滿足以上提到的需求，實現對未知液體的識別，有些也可以測量液體中某成分濃度。其中，光譜分析法利用液體內離子和分子物理化學性質的不同，檢測其引起的各種光譜變化，達到識別液體的目的，是化學實驗室中最常見的液體識別方法，可以做到痕量物質的檢測，檢測精度高，技術發展成熟，目前多在化學實驗室用于科學研究；電分析法是將特殊電極插入液體內，或將待測液體滴在電極上，檢測液體的電導率、介電常數或者對電極上某些特殊化學位點的響應引起的電壓或電流變化，對液體進行識別，檢測精度可以達到痕量級，目前已應用于重金屬離子檢測和家用血糖血脂檢測等領域；高頻電磁波測量法是利用高頻電磁波發射天線、接收天線和信號處理電路來進行檢測的方法，通過檢測電磁波信號的變化進行液體識別，目前已廣泛應用于危險液體檢測領域。

第二種是依托于廉價的現有設備的方法，如基于智能手機的光學識別方法、基于RFID的方法等。這些方法大多基于構建液體識別數據庫來進行液體識別，其本質是對已有數據信息的已知液體進行比對。其中，基于智能手機的光學識別方法使用手機自身的光學深度攝像頭和手機內部的光學傳感器，采集數據并計算不同方向液體的吸光度值，達到識別液體的目的；基于RFID的方法是通過檢測緊貼待測液體的RFID芯片發射出的射頻信號的CSI信息，提取特征后對液體種類進行識別。

但現有技術存在以下不足：

依托于昂貴液體識別設備的方法，首先受到設備價格的限制，難以大規模推廣使用。同時，這些方法也有各自的缺點。光譜分析法依托于昂貴的檢測設備，比如紅外光譜儀、紫外-可見分光光度計等，且往往需要進行多種方式共同檢測才能確定液體種類，檢測前進行的前處理過程非常復雜，檢測時間長，檢測成本高，設備體積龐大，部分檢測設備如核磁共振波譜儀甚至對檢測人員的身體有一定傷害；電分析法依托于電化學工作站或血糖檢測儀等設備，往往一種特殊電極只對應少數幾種待測離子或分子，檢測范圍非常有限，且很多電極是一次性電極，無法重復使用，另外測量過程需要電極與液體接觸，操作復雜，且可能會污染待測液體；高頻電磁波測量方法依托于由高頻電磁波發射接收裝置和信號處理電路組成的專用設備，如危險液體檢測儀等，價格昂貴，且大多功能單一，檢測精度不高，只能進行簡單的閾值判別，能分辨水溶液和有機溶液(危險液體)，初步判斷液體是否易燃易爆，但不能識別液體的種類。