[发明专利]基于微流通道的流体介电常数微波测量装置

权利要求书

1.基于微流通道的流体介电常数微波测量装置的测量方法，其特征在于所述基于微流通道的流体介电常数微波测量装置包括共面波导传输线及串联加载在共面波导传输线中间导带的具有三重结构的复合支节，该三重结构的复合支节由一个终端开路的共面波导和两个终端短路的槽线构成，两个终端短路的槽线加载在终端开路的共面波导的中间导带上，两个终端短路的槽线与一个终端开路的共面波导并联，具有三重结构的复合支节上通过导电胶粘贴有微流管，该微流管用于填充被测微流体，测试时共面波导传输线的输入端口和输出端口分别通过SMA接头与矢量网络分析仪相连；所述共面波导传输线及三重结构的复合支节均采用传统刻蚀工艺在金属层上刻蚀而成，该金属层设置于介质基板上，介质基板的材料为罗杰斯R4003C，其相对介电常数为3.38，介质基板的厚度为0.8mm，共面波导传输线中两条信号传输缝隙及中间导带的宽度分别为0.15mm和2.3mm，三重结构的复合支节中各支节的缝隙宽度均为0.15mm，具有三重结构的复合支节中一个终端开路的共面波导和两个终端短路的槽线的长度分别为10.6mm和10.05mm；

所述基于微流通道的流体介电常数微波测量装置的具体测量过程为：

（1）首先通过仿真和实际测量确定共面波导传输线中间导带上加载的一个终端开路的共面波导和两个终端短路的槽线开的最佳尺寸，然后刻蚀介质基板得到测量装置，共面波导传输线两端的输入端口和输出端口分别通过SMA接头与矢量网络分析仪相连；

（2）根据微波传输特性，微波信号由输入端口输入，经三重结构的复合支节，最后到达输出端口，串联加载的具有三重结构的复合支节使测试区域具有很强的电场，且在工作频带内满足阻抗匹配，进而大大提高测量的灵敏度，将被测微流体放置于测试区域的微流管内，相当于在共面波导传输线上引入不连续结构，这种不连续结构将构造成共面波导传输线两端口散射参数，且散射参数的变化情况携带有测试样品介电特性的信息，最后采用神经网络方法，基于测试的包含测试样品的散射参数信息反演被测微流体的介电常数。

2.根据权利要求1所述的基于微流通道的流体介电常数微波测量装置的测量方法，其特征在于步骤（2）的具体步骤为：首先采用有限元FEM对不同电特性的被测微流体引起的散射参数的幅度和相位信息进行仿真，获得训练神经网络所需的大量的样本；其次选择合适的神经网络和算法，建立测试的散射参数信息与被测微流体的介电特性之间的关系，并用得到的样本数据训练神经网络，不断调控神经网络的参数直至达到网络具有智能输出的能力，即网络可以依据不断变化的输入信息正确地给出输出信息；最后将不同的样本引起的测量装置的散射参数的信息输入到训练好的网络，其被测物的介电特性将由训练好的网络根据其测试的散射参数信息正确输出。