[发明专利]一种超材料谐振频率测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种超材料谐振频率测试装置，其特征在于，所述谐振频率测试装置包括：

交流信号源，产生频率可调的交流电信号；

信号发射线圈，连接所述交流信号源的输出端，用以产生交变磁场；

第一共振装置，所述第一共振装置包括第一共振线圈和第一可调电容，所述第一共振线圈与所述第一可调电容并联；

第二共振装置，所述第二共振装置包括第二共振线圈和第二可调电容，所述第二共振线圈与所述第二可调电容并联，所述第一共振线圈与所述第二共振线圈的固有频率相等，所述第一共振装置和所述第二共振装置在所述交变磁场中通过共振的方式进行信号的耦合传递；

信号接收线圈，与所述第二共振装置耦合并接收信号；

信号检测装置，连接所述信号接收线圈用以检测所述信号接收线圈中的信号。

2.根据权利要求1所述的超材料谐振频率测试装置，其特征在于：所述超材料谐振频率测试装置还包括一控制系统，所述控制系统连接并控制所述交流信号源、第一可调电容、第二可调电容以及信号检测装置。

3.根据权利要求1所述的超材料谐振频率测试装置，其特征在于：所述信号检测装置为示波器或功率计。

4.根据权利要求1所述的超材料谐振频率测试装置，其特征在于：所述信号接收线圈并联有一负载。

5.一种超材料谐振频率测试方法，采用权利要求1至4任一项所述的超材料谐振频率测试装置，包括以下步骤：

a1.调节所述第一可调电容和所述第二可调电容的电容值相等；

b1.调节所述交流信号源的频率，使所述信号检测装置检测到的信号强度达到最大值Vm后固定所述交流信号源的频率；

c1.将待测超材料置于所述第一共振装置与所述第二共振装置之间，记录此时所述信号检测装置检测到的信号强度V；

d1.若信号强度V相对于Vm没有变化，则改变所述第一可调电容和所述第二可调电容的电容值，重复步骤a1至c1，直至信号强度V相对于Vm产生变化；

e1.固定所述第一可调电容和所述第二可调电容的电容值，连续改变交流信号源的频率，记录不同频率下加入超材料的信号强度V和未加入超材料的信号强度V’的差值ΔV，得到所述差值ΔV与V’的比值相对于交流信号源频率的变化关系，最后找到ΔV与V’的比值的最大值所对应的频率即为待测超材料的谐振频率。

6.一种超材料谐振频率测试方法，采用权利要求1至4任一项的超材料谐振频率测试装置，包括以下步骤：

a2.通过计算机仿真的方法得到待测超材料的仿真谐振频率；

b2.调节所述交流信号源的频率等于所述仿真谐振频率，同步调节所述第一可调电容和第二可调电容的电容值并保持所述第一可调电容和第二可调电容的电容值始终相等，使所述信号检测装置检测到的信号强度达到最大值Vm后固定所述第一可调电容和第二可调电容的电容值；

c2.将待测超材料置于所述第一共振装置与所述第二共振装置之间，记录所述信号检测装置检测到的信号强度V；

d2.连续改变交流信号源的频率，记录不同频率下加入超材料的信号强度V和未加入超材料的信号强度V’的差值ΔV，得到所述差值ΔV与V’的比值相对于交流信号源频率的变化关系，最后找到ΔV与V’的比值的最大值所对应的频率即为超材料的谐振频率。

7.根据权利要求6所述的超材料谐振频率测试方法，其特征在于，所述b2步骤通过以下方法实现：

b21调节所述第一可调电容和第二可调电容的电容值C相等，连续调节所述交流信号源的频率，使所述信号检测装置检测到的信号强度达到最大值Vm，记录最大值Vm对应的交流信号源的频率f；

b22改变所述第一可调电容和第二可调电容的电容值C并保持所述第一可调电容和第二可调电容的电容值C始终相等，获得频率f相对于电容值C的变化关系；

b23根据所述频率f相对于电容值C的变化关系，以所述仿真谐振频率为频率f，调节所述第一可调电容和第二可调电容的电容值为对应的电容值C，调节所述交流信号源的频率等于所述仿真谐振频率。

8.根据权利要求5或6所述的超材料谐振频率测试方法，其特征在于：所述信号检测装置以检测到的电压峰值作为信号强度。

9.根据权利要求5或6所述的超材料谐振频率测试方法，其特征在于：所述信号检测装置以检测到的功率作为信号强度。

10.根据权利要求5或6所述的超材料谐振频率测试方法，其特征在于：还包括通过控制系统调节所述交流信号源的频率、调节所述第一可调电容和第二可调电容的电容、以及读取所述信号检测装置的检测信号，并通过控制系统进行数据的记录及计算处理。