1.本发明属于微波测量技术领域，具体涉及一种基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法。
背景技术：
2.随着微波无线通信领域愈发多元化，传统的微波器件不再单单只满足于通信领域中固有的工程属性，它们同时可以涉及多个领域，如：食品农业、地质勘探、生物医学、化工、溶液浓度测试等领域。在实际生话中，对测量溶液浓度有着广大的需求。
3.现有技术中，针对于溶液浓度的测量方法有专用的测量浓度仪，或ph试纸进行测量，或红外、紫外、荧光等多种液体分析技术产品，如液体检验仪，适于液体中某个成分检测分析。但这些仪器均造价昂贵，成本较高，ph试纸虽价格低廉但精度较低，且为一次性使用。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法，采用平面微波传感器构成溶液浓度传感器，既可满足溶液浓度测量的高精度，且可重复性强，操作简单，造价低廉。
5.本发明提供了如下的技术方案：
6.本申请提出一种基于三角形谐振器的平面微波传感器，包括谐振电路，用于通过谐振微波穿透溶液进行溶液浓度测量，谐振电路包括
7.信号线，用于激励电路；
8.多个互补分裂谐振环，设于信号线相对侧，用于产生谐振点并构成传感区域。
9.优先地，还包括铜板，铜板作为接地面，且信号线和互补分裂谐振环分别设于铜板相对两侧，铜板采用罗杰斯6010材质。
10.优先地，所述铜板两侧相对设有端口，且通过端口连接矢量网络分析仪，矢量网络分析仪连接有上位机。
11.优先地，所述互补分裂谐振环包括均呈三角形的外环和内环，内环嵌套于外环内，外环和内环形成传感区域且传感区域为裸露介质板。
12.优先地，所述谐振电路工作频段为3ghz。
13.基于上述的基于三角形谐振器的平面微波传感器，本申请还提出一种使用上述基于三角形谐振器的平面微波传感器的浓度测量方法，包括以下步骤：
14.s1.待测溶液置于容器中，并将容器至于传感区域上；
15.s2.传感区域发生谐振点，并穿透待测溶液，测量待测溶液介电常数值，介电常数值与溶液浓度相映射；
16.s3.矢量网络分析仪通过端口采集测量数据并发送至上位机。
17.本发明的有益效果是：通过互补分裂谐振环产生谐振点并构成传感区域，且工作于特定频段，波长穿过待测溶液，通过测量溶液介电常数变化直观反应溶液浓度变化，实现
实时溶液浓度测量，测量精度高且操作便捷，可重复利用且造价低廉，成本较低。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1是本发明的传感器结构示意图；
20.图2是本发明的谐振电路连接示意图；
21.图3是本发明的测试结果图。
具体实施方式
22.如图1-2所示，本申请提出一种基于三角形谐振器的平面微波传感器，包括谐振电路1，用于通过谐振微波穿透溶液进行溶液浓度测量，谐振电路1工作频段为3ghz，此频段的波长可以穿透整个待测溶液，进行溶液浓度的测量。同时，此工作频段与5g通信频段相近，可与通信系统有进一步的应用。
23.谐振电路1包括
24.信号线，用于激励电路。
25.如图1-2所示，多个互补分裂谐振环11，设于信号线相对侧，用于产生谐振点并构成传感区域12。如图所示，谐振电路1包括4个互补分裂谐振环11。互补分裂谐振环11包括均呈三角形的外环和内环，内环嵌套于外环内，外环和内环形成传感区域12且传感区域12为裸露介质板，互补分裂谐振环11制作方法包括但不限于蚀刻、贴片。
26.还包括铜板2，铜板2作为接地面，且信号线和互补分裂谐振环11分别设于铜板2相对两侧，且互补分裂谐振环11对称设于铜板2正中间，铜板2采用罗杰斯6010材质。
27.铜板2两侧相对设有端口21，且通过端口21连接矢量网络分析仪3，矢量网络分析仪3连接有上位机4。整个平面微波传感器体积较小，易于制作。
28.基于上述的基于三角形谐振器的平面微波传感器，本申请还提出一种使用上述基于三角形谐振器的平面微波传感器的浓度测量方法，包括以下步骤：
29.s1.待测溶液置于容器中，并将容器至于传感区域12上；
30.s2.传感区域12发生谐振点，并穿透待测溶液，测量待测溶液介电常数值，介电常数值与溶液浓度相映射；
31.s3.矢量网络分析仪3通过端口21采集测量数据并发送至上位机4。
32.实际测量时，采用配置的三种浓度不同的葡萄糖溶液进行试验验证，采用塑料容器来盛放葡萄糖溶液，并将三个容器依次放置于传感区域12上。测量结果如图3与表1所示，葡萄糖溶液的浓度变化直接反映溶液的介电常数的变化，而介电常数的变化直观的反映在谐振频率点的变化上。将频率的变化量与葡萄糖浓度变化量的比值定义为平面微波传感器的灵敏度s
21
，通过灵敏度s
21
的变化反映了不同溶液浓度的差异并进行区分。如图3所示，谐振频率随葡萄糖溶液浓度的增加而减小，通过谐振频率的变化可以直观映射出葡萄糖浓度的高低，平面微波传感器对后续测量溶液浓度有着重要的指导与实际意义。
33.表1不同浓度下的谐振频率
[0034][0035]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于三角形谐振器的平面微波传感器，其特征在于：包括谐振电路，用于通过谐振微波穿透溶液进行溶液浓度测量，谐振电路包括信号线，用于激励电路；多个互补分裂谐振环，设于信号线相对侧，用于产生谐振点并构成传感区域。2.根据权利要求1所述的基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法，其特征在于：还包括铜板，铜板作为接地面，且信号线和互补分裂谐振环分别设于铜板相对两侧，铜板采用罗杰斯6010材质。3.根据权利要求2所述的基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法，其特征在于：所述铜板两侧相对设有端口，且通过端口连接矢量网络分析仪，矢量网络分析仪连接有上位机。4.根据权利要求1所述的基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法，其特征在于：所述互补分裂谐振环包括均呈三角形的外环和内环，内环嵌套于外环内，外环和内环形成传感区域且传感区域为裸露介质板。5.根据权利要求1所述的基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法，其特征在于：所述谐振电路工作频段为3ghz。6.一种使用如权利要求1-5中任一项所述的基于三角形谐振器的平面微波传感器的浓度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.待测溶液置于容器中，并将容器至于传感区域上；s2.传感区域发生谐振点，并穿透待测溶液，测量待测溶液介电常数值，介电常数值与溶液浓度相映射；s3.矢量网络分析仪通过端口采集测量数据并发送至上位机。
技术总结
本发明提供一种基于三角形谐振器的平面微波传感器及浓度测量方法，包括谐振电路，用于通过谐振微波穿透溶液进行溶液浓度测量，谐振电路包括信号线，用于激励电路；多个互补分裂谐振环，设于信号线相对侧，用于产生谐振点并构成传感区域。本发明采用平面微波传感器构成溶液浓度传感器，既可满足溶液浓度测量的高精度，且可重复性强，操作简单，造价低廉。造价低廉。造价低廉。
技术研发人员：嵇庆宏 王小龙
受保护的技术使用者：镇江达联电子科技有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/4/22
再多了解一些
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