[发明专利]用于对材料特性进行测量的传感器设备

权利要求书

1.一种材料组分测量的方法，所述方法包括：

提供至少一个超材料辅助传感器，每一个传感器都包括构造成电磁(EM)能量的发射器、EM能量的接收器、或其组合的至少一个天线；

将至少一个超材料辅助传感器进行放置以对材料进行探测；

在一个或多个频率下经由信号源对至少一个超材料辅助传感器进行激励；

响应于所述传感器激励对发射能量级、反射能量级、频率偏移、或其组合进行测量；以及

响应于所述发射能量级、所述反射能量级、测量到的频率偏移、或其组合，应用传递函数以便经由可编程计算装置或可编程数据处理单元、相位数据、频率偏移数据、或其组合对与被探测材料相关联的一个或多个材料分率进行估计。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括经由所述可编程计算装置或可编程数据处理单元对被探测材料的含盐量进行估计。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个材料分率包括水分率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述被探测材料在导管内流动。

5.根据权利要求4所述的方法，其中将至少一个超材料辅助传感器放置成对材料进行探测包括将以超材料构造的衬管放置在所述导管的预期部分的内侧，所述被探测材料流过所述导管。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述被探测材料包括多组分材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括经由所述可编程计算装置或可编程数据处理单元来应用传递函数以对所述被探测的多组分材料的组分分率进行估计。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述组分分率包括水分率、气体分率、或其组合。

9.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述传感器激励对发射的能量级、反射的能量级、频率偏移、或其组合进行测量包括对射频范围中的信号特性、微波范围中的信号特性、或其组合进行测量。

10.根据权利要求1所述的方法，其中提供至少一个超材料辅助传感器还包括将以超材料构造的衬管放置在所述被探测材料通过其流动的导管的预期部分的内侧，将以超材料构造的天线罩放置在一个或多个天线的至少一部分的周围，以超材料构造至少一个天线，或其组合。

11.根据权利要求1所述的方法，其中提供至少一个超材料辅助传感器还包括将以超材料构造的衬管放置在所述被探测材料通过其流动的导管的预期部分的内侧，将以超材料构造的天线罩放置在一个或多个天线的至少一部分的周围，或其组合。

12.根据权利要求1所述的方法，其中提供至少一个超材料辅助传感器包括在所述超材料辅助传感器能够包括多个天线时提供至少一个超材料辅助天线和至少一个非超材料辅助天线。

13.根据权利要求1所述的方法，其中提供至少一个超材料辅助传感器包括提供包括分形几何部件的至少一个天线。

14.一种材料组分传感器，包括：

一个或多个超材料辅助传感器，所述一个或多个超材料辅助传感器放置成对材料进行探测，其中，每一个超材料辅助传感器都包括构造成电磁(EM)能量的发射器、EM能量的接收器、或其组合的至少一个天线；

信号源，所述信号源构造成在射频信号的预期范围、微波信号的预期范围、或其组合中对至少一个超材料辅助传感器进行激励；和

可编程计算装置或可编程数据处理单元，其被编程为响应于来自至少一个传感器天线的发射能量、由至少一个传感器天线接收到的反射能量、或其组合基于幅度数据、相位数据、频率偏移数据、或其组合对与被探测材料相关联的一个或多个材料分率进行估计。

15.根据权利要求14所述的材料组分传感器，其中至少一个天线包括分形几何部件。

16.根据权利要求14所述的材料组分传感器，其中所述可编程计算装置或可编程数据处理单元还被编程为对被探测材料含盐量进行估计。

17.根据权利要求14所述的材料组分传感器，其中至少一个超材料辅助传感器还包括以超材料构造成并放置在所述被探测材料通过其流动的导管的预期部分内的导管衬管。

18.根据权利要求14所述的材料组分传感器，其中至少一个天线包括由以超材料构造的天线罩密封住的其至少一部分。