详情

原文传递微波电容传感器及被测物介电特性和绝对位置的测量方法

专利名称：	微波电容传感器及被测物介电特性和绝对位置的测量方法
摘要：	一种微波电容传感器，包括传感器探头，微波阻抗转换电路，电磁屏蔽壳，传感器连接端。探头可以不接触被测物，将微波信号施加到被测物并接受被测物的反射微波信号。测量传感器连接端的复阻抗，由微波阻抗转换电路的微波网络特性计算探头的复阻抗。基于探头与被测物在应用场景下的电磁场模型，由探头的复阻抗和位置参数确定被测物物质性质参数或探头距离被测物的绝对位置。探头阻抗可以用于反馈控制探头距离被测物的绝对位置。解决了高分辨率的光学测试技术不能检测样品物质性质；传统的测试介电参数的技术很难用于显微系统，探头需要接触被测物；传统的电容传感器工作在低频，不能同时用于绝对位置和材料介电参数测试等问题。
专利类型：	发明专利
申请人：	张洮
发明人：	张洮
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN202010111600.0
公开号：	CN111141796A
分类号：	G01N27/22;G01R27/26;G01B7/28;G;G01;G01N;G01R;G01B;G01N27;G01R27;G01B7;G01N27/22;G01R27/26;G01B7/28
申请人地址：	201210 上海市浦东新区唐镇创新西路75弄
主权项：	1.一种微波电容传感器，其特征在于，包括：传感器探头（1），微波阻抗转换电路（2），电磁屏蔽壳（3），传感器连接端（4）；传感器探头（1）可以不接触被测物，是传感器的感应部分，耦合到微波阻抗转换电路（2），被配置为将微波信号施加到被测物并接受被测物的反射微波信号；微波阻抗转换电路（2），被配置为将传感器探头（1）的复阻抗转换为传感器连接端（4）的复阻抗；电磁屏蔽壳（3），被配置为屏蔽微波阻抗转换电路（2）的电磁场对测试的影响；传感器连接端（4）被连接到复阻抗测量装置。 2.根据权利要求1中所述的一种微波电容传感器，其特征在于，所述的复阻抗测量装置包括：微波矢量网络分析仪或定制的被配置为测量传感器连接端（4）的复阻抗的装置。 3.根据权利要求1中所述的一种微波电容传感器，其特征在于，所述的微波信号包括没有调制的微波信号。 4.一种基于权利要求1所述的微波电容传感器的微波电容传感器检测方案，其特征在于，移动传感器探头（1）到被测物目标区域的近场中，测量传感器连接端（4）的复阻抗，由微波阻抗转换电路（2）的微波网络特性计算传感器探头（1）的复阻抗，基于传感器探头（1）与被测物在应用场景下的电磁场模型，由传感器探头（1）的复阻抗和位置参数确定被测物目标区域物质性质参数或探头距离被测物目标区域的绝对位置。 5.一种基于权利要求1所述的微波电容传感器的控制探头距离被测物的绝对位置的方法，其特征在于，将传感器探头（1）与被测物目标区域间的电容或复阻抗虚部或复阻抗实部或复阻抗，作为运动控制系统的输入，反馈控制传感器探头（1）距离被测物目标区域的绝对位置。 6.一种基于电磁场模型从探头阻抗获取被测物物质性质参数或探头距离被测物的绝对位置的方法，其特征在于，移动传感器探头到被测物目标区域的近场中，选取传感器探头在被测物目标区域近场中的测试位置，在每个测试位置：将微波信号施加到被测物，测量并计算传感器探头复阻抗或复阻抗变化，记录传感器探头的位置参数，由传感器探头的复阻抗或复阻抗变化计算局部电路参数；用探头的位置参数以及局部电路参数，通过电磁场模型定量关系库，确定目标区域被测物物质性质参数或探头距离被测物目标区域的绝对位置；其中，确定电磁场模型定量关系库的方法为：获取传感器探头的形状和尺寸信息，建立传感器探头与被测物在应用场景下的电磁场模型，求解电磁场模型，得到被测物物质性质参数或探头距离被测物的绝对位置与局部电路参数的定量关系库。 7.根据权利要求6中所述一种基于电磁场模型从探头阻抗获取被测物物质性质参数或探头距离被测物的绝对位置的方法，其特征在于，所述的定量关系库的实现方式包括：矩阵或数据库或数据文件。 8.根据权利要求6中所述的一种基于电磁场模型从探头阻抗获取被测物物质性质参数或探头距离被测物的绝对位置的方法，其特征在于，所述的局部电路参数包括：传感器探头的复阻抗或传感器探头的复阻抗实部或传感器探头与被测物目标区域间的电容或传感器探头与被测物目标区域电磁场相互作用电路模型的电阻或电容或电感或阻抗。 9.根据权利要求1至8中所述一种微波电容传感器或一种基于电磁场模型从探头阻抗获取被测物物质性质参数或探头距离被测物的绝对位置的方法，其特征在于，所述的物质性质参数包括：实介电系数或介电损耗或电导率。
所属类别：	发明专利