[发明专利]一种基于超表面结构的食用油种类微波检测系统

权利要求书

1.一种基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：包括矢量网络分析仪(1)、同轴-波导转换器(2)、矩形波导(3)和超材料传感器(4)，所述矢量网络分析仪通过同轴-波导转换器与矩形波导的前端连接，所述矩形波导的后端与超材料传感器连接，所述超材料传感器用于接触或容置待测食用油；

所述矢量网络分析仪(1)发射的扫频信号经同轴-波导转换器(2)和矩形波导(3)传输后激励在接触或容置待测食用油的超材料传感器(4)上，产生相应的反射信号经矩形波导和同轴-波导转换器传输后由矢量网络分析仪接收；计算接收和发射信号功率的比值，将单位转化成dB，即测得超材料传感器的反射率，作出频率-反射率的关系曲线，反射谷对应的频率即为超材料传感器的吸收频点；

由于不同种类的食用油的介电常数不同，超材料传感器的吸收频点也不同，根据测得的吸收频点与数据库对照即可判断待测食用油的种类。

2.根据权利要求1所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述超材料传感器(4)包括从上至下依次设置的谐振单元(41)、第一衬底(42)、微流道层(43)、第二衬底(44)和金属背板(45)，所述谐振单元包括四个相同的W形谐振器，分别布置在第一衬底上表面的左上、右上、左下和右下四个方向，组合而成的谐振单元的外轮廓为正方形，四个W形谐振器的底部开口位于正方形的四个角，谐振单元的中心与第一衬底的中心重合；四个W形谐振器互不接触，两两之间存在间隙。

3.根据权利要求2所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述W形谐振器包括对称设置的右半部(411)和左半部(412)，所述右半部包括依次连接的第一连接块(7)、第二连接块(8)和第三连接块(9)，所述第一连接块和第三连接块分别设于第二连接块的两侧，第一连接块与第二连接块的夹角为45°，第三连接块与第二连接块的夹角为135°，所述第三连接块的自由端与左半部连接。

4.根据权利要求3所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述谐振单元(41)四周开口宽度g＝0.275mm，W形谐振器两两之间的间隙s＝0.175mm，所述第一连接块(7)、第二连接块(8)和第三连接块(9)的宽度W1＝0.5mm。

5.根据权利要求2所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述微流道层(43)朝向谐振单元的一面设有双螺旋通道，用于容置待测食用油，双螺旋通道主体的两端分别通过双螺旋通道进口或双螺旋通道出口与外部连通；

所述微流道层(43)选用介电常数ε_r＝2.2，磁导率μ_r＝1，损耗正切角＝0.04的聚甲基丙烯酸甲酯介质材料，厚度t1＝0.8mm。

6.根据权利要求5所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述双螺旋通道的结构参数为：宽度W2＝0.35mm，深度D＝0.4mm，间距V＝0.15mm。

7.根据权利要求2所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述第一衬底(42)和第二衬底(44)选用介电常数ε_r＝2.2，磁导率μ_r＝1，损耗正切角＝0.0009的高频介质材料，厚度t2＝0.127mm。

8.根据权利要求2所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述金属背板(45)贴合在第二衬底(44)的下表面，贴合面积与第二衬底的下表面面积一致。

9.根据权利要求2所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述谐振单元(41)和金属背板(45)选用的是厚度为t3＝0.035mm的金属铜，电导率为σ＝5.8×10⁷S/m。

10.根据权利要求1或2所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其特征在于：所述同轴-波导转换器(2)、矩形波导(3)和超材料传感器(4)置于恒温操作箱内，所述恒温操作箱内的温度为25±2℃。