[发明专利]平面微波腔体滴入式液体介电质值检测传感器

说明书

本发明属于微波感测技术领域，涉及平面微波腔体滴入式液体介电质值检测传感器。所述的检测传感器的方形OCSRR固定在单面FR4基板顶表面上，在方形OCSRR的顶部存在矩形检测区。矩形检测区为矩形结构，方形OCSRR的两条输出端与矩形检测区内的两条输入端连接。所述的矩形结构外部为三面的金属矩形框，金属矩形框的两端悬空，矩形检测区内的两条金属线位于金属框内部，两条金属线的一端均为悬空设置。金属线在金属框内部呈矩形回环设置。两条金属线互相平行，内部金属线的方向与外金属线的方向相反。本发明采用滴入式的方式，直接滴入置放待测夜于感测区上方，不须额外制作高精密度微流道。感测端适合大量制作，后端处理电路简单。

技术领域

本发明属于微波感测技术领域，涉及平面微波腔体滴入式液体介电质值检测传感器。

背景技术

微波感测是一种可靠的液体表征方法，已在过去十年中得到应用。开环谐振器(SRR)，互补SRR(CSRRs)，开放式CSRR(OCSRRs)和其他共振腔颗粒，与传输线隔离或耦合的传输线已成为用于传感应用的相当大的关注焦点。这些颗粒的电磁特性取决于液体变量的共振频率偏移和品质因数变化。通过测量反射系数和透射系数，可以获得液体样品的复介电参数。这为生物、制药和燃料行业提供了一个新的传感平台。大多数微波传感器放置在超圆柱形管道中或开槽圆柱形腔体由标准聚四氟乙烯(PTFE)管支撑。通常，特定频率下的双端口透射系数的大小可用于计算损耗电阻并提取样本损耗角正切。但是，高损耗材料的分辨率是一个问题。

且大多数方法需要额外的毛细管或微流体通道来加载测试样品。另外的激光蚀刻聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流体通道通常集成在平面谐振器的最敏感区域。当流体填充在微流体通道中时，谐振器的谐振频率由于有效介电常数的变化而移动。许多传感器使用一定体积的样品液体进行测量以填充管道或毛细管以进行实时监测。也可以使用额外的制造夹具来渗透与传感器结合的样品液。但是，此需要一定体积的液体来分析介电特性。特别是在生物和化学溶剂检测中，有限体积的液体样品是限制液体材料分析的实际问题。

开放式互补开口环谐振器OCSRR原是用于合成左手材料的经过修改的 CSRR。通过实验验证对OCSRR和CSRR进行的比较表明，OCSRR的电感是CSRR的四倍，电容大致相等。OCSRR的谐振频率是CSRR的一半，因此，由于OCSRR结构的电感更高，这种谐振器的电气尺寸更小。因此，OCSRR可用于应用中的小型化，其中微尺度样品用于测试。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种平面微波腔体滴入式液体介电质值检测传感器。

本发明的技术方案：

一种平面微波腔体滴入式液体介电质值检测传感器，包括：方形OCSRR，矩形检测区和容器槽。

所述的方形OCSRR固定在单面FR4基板顶表面上，在方形OCSRR的顶部存在矩形检测区。所述的矩形检测区为矩形结构，方形OCSRR的两条输出端与矩形检测区内的两条输入端连接。所述的矩形结构外部为三面的金属矩形框，金属矩形框的两端悬空，矩形检测区内的两条金属线位于金属框内部，两条金属线的一端均为悬空设置。金属线在金属框内部呈矩形回环设置。两条金属线互相平行，内部金属线的方向与外金属线的方向相反。矩形检测区产生强电场。

图2显示了没有样品的矩形检测区的模拟电场。

所述的容器槽采用不导电的材料制成，设置在矩形检测区上表面。容器槽与矩形检测区上表面之间设有保护层，保护层位于液体和金属之间，并且容器槽垂直于检测区域。