一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统的制作方法

本发明涉及物理测试技术领域，尤其涉及一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统。

背景技术：

介电常数是液体材料非常重要的电子学特性参数，不同的液体材料其介电常数往往不同，且变化范围很大，在20℃下，蒸馏水的介电常数为78.5，甲醇的介电常数为32.7，乙醇的相对介电常数为24.3，汽油的介电常数为2左右。所以液体介电常数具有指纹特性，根据介电常数可以简单对液体进行分类和识别。

液体介电常数的测量方法有虽然很多种，例如有电容法、微波法、折射率法等。但是不同的测量方法都存在一个问题：测量仪器用久了以后，都需要进行校准，否则会导致检测基准偏移，进而影响检测结果。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统。

技术方案：一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统，包括：

数据采集模块；

微波发射模块，其输出端与数据采集模块的输入端相连；

微波接收模块，其输出端与数据采集模块的输入端相连；

控制器，数据采集模块的输出端与控制器的输入端相连；

数据库，与控制器相连，用于存储不同液体的温度变化曲线，并给出了不同液体随温度变化的动态阈值；

自动校准模块，与控制器相连，用于对微波发射模块、微波接收模块的信号强度进行检测复合，进而计算出出被测量液体的相对介电常数；

显示器，其输入端与控制器的输入端相连。

进一步地，还包括第一温度检测模块，用于检测被测液体的温度，并将检测被测液体的温度信号实时传输给数据采集模块。

进一步地，还包括第二温度监测模块，用于检测环境温度，并将环境温度的信号实时传输给数据采集模块。

进一步地，还包括隔离器，微波发射模块的输出端、微波接收模块的输出端与隔离器的输入端相连，隔离器的输出端与数据采集模块的输入端相连。

进一步的，所述数据采集模块为检波器。

进一步地，还包括a/d转换模块，数据采集模块的输出端与a/d转换模块的输入端相连，a/d转换模块的输出端与控制器的输入端相连。

有益效果：本发明公开的一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统具有以下有益效果：

1、高度灵敏性和准确性的实现，既保留了微波测量简单快捷的特点，又分析了温度等因素的影响；

2、通过自动校准和把所求的介电常数都转化为标准温度下的值，实现了微波检测液体介电常数的自动校准。

附图说明

图1为本发明公开的一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统的结构示意图。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统，包括：

数据采集模块；

微波发射模块，其输出端与数据采集模块的输入端相连；

微波接收模块，其输出端与数据采集模块的输入端相连；

控制器，数据采集模块的输出端与控制器的输入端相连；

数据库，与控制器相连，用于存储不同液体的温度变化曲线，并给出了不同液体随温度变化的动态阈值；

自动校准模块，与控制器相连，用于对微波发射模块、微波接收模块的信号强度进行检测复合，进而计算出出被测量液体的相对介电常数；

显示器，其输入端与控制器的输入端相连。

进一步地，还包括第一温度检测模块，用于检测被测液体的温度，并将检测被测液体的温度信号实时传输给数据采集模块。

进一步地，还包括第二温度监测模块，用于检测环境温度，并将环境温度的信号实时传输给数据采集模块。

进一步地，还包括隔离器，微波发射模块的输出端、微波接收模块的输出端与隔离器的输入端相连，隔离器的输出端与数据采集模块的输入端相连。

进一步的，所述数据采集模块为检波器。

进一步地，还包括a/d转换模块，数据采集模块的输出端与a/d转换模块的输入端相连，a/d转换模块的输出端与控制器的输入端相连。

在利用微波法测定不同液体物质的介电常数时，通常是基于波导的方法来测量出液体的复介电常数。液体在微波场中的行为与其自身的极性有着密切的关系，从介电常数的物理意义来看，也就是与物质的偶极子在电场的极化过程密切相关，且极化程度表示为介电常数。

本发明公开的一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统是采用终端开路法测定液体物质的介电特性。使用时，将被测液体置于微波波导的开路短，微波发射摸出发出入射波正向传入被测液体中，被测液体会吸收和反射该入射波，微波接收模块接收反射波的信息，根据反射波信息与入射波信息的比对，可以实现对被检测液体的快速识别和分析。

由于在检测的过程中，对入射波和反射波信息同时测量，并以两者的信息比值做为被探测液体的识别依据，该方法避免了入射信号变化对测量结果的影响，实现了对测量方法的自动校准，提高了检测方法的适用性和灵敏度等核心技术参数。

液体介电常数受温度变化影响非常大，在本设计中，首先建立了不同液体的温度变化曲线，给出了随温度变化的动态阈值，在试剂测量中，实时检测环境和被检测液体的温度，并根据检测温度，动态调整阈值，从而提高了仪器的环境适应性。

在自动校准模块中，该仪器首先会根据微波的入射频率与出射频率变化以及该固定频率的微波在该测量液体中的传输速率求得测量液体在该微波中的电容率，进而求出一个测量液体介电常数的相对值，之后分三步对该介电常数的相对值进行校准：

首先是要在不放置待测液体的情况下进行直通校准，看其是否符合空气的介电常数，再进行对测量液体的多角度重复测量，利用取均值的方法减小所求介电常数的误差；

其次是要考虑到温度对介电常数的影响，根据液体介电常数随温度变化的规律，并且液体介电常数的负三分之一次方与测量温度之间是一种线性关系，该系统可以根据所求介电常数的相对值和测量时的温度把所求液体介电常数调整为标准温度下的值；

最后通过与标准温度下不同液体的介电常数值进行对比，从而确定测量液体的种类和危险性，把检测结果输出到显示屏上去。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统，包括数据采集模块；微波发射模块，其输出端与数据采集模块的输入端相连；微波接收模块，其输出端与数据采集模块的输入端相连；控制器，数据采集模块的输出端与控制器的输入端相连；数据库，与控制器相连；自动校准模块，与控制器相连；显示器，其输入端与控制器的输入端相连。本发明公开的一种具有自校准功能的液体介电常数微波检测系统具有以下有益效果：1、高度灵敏性和准确性的实现，既保留了微波测量简单快捷的特点，又分析了温度等因素的影响；2、通过自动校准和把所求的介电常数都转化为标准温度下的值，实现了微波检测液体介电常数的自动校准。

技术研发人员：曹笑涵;李彬
受保护的技术使用者：曹笑涵;李彬
技术研发日：2018.11.23
技术公布日：2019.08.27