[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

说明书

本发明公开了一种基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，包括矢量网络分析仪、同轴‑波导转换器、矩形波导和超材料传感器，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，矩形波导的后端与超材料传感器连接，超材料传感器内设有待测食用油；矢量网络分析仪发射的扫频信号经同轴‑波导转换器和矩形波导传输后激励在超材料传感器上，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，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，根据得到的反射信号判断待测食用油的种类。其能够有效鉴定食用油的种类，灵敏度高，精确度高，检测操作简便快捷，受环境影响小，不受场地的限制。

技术领域

本发明涉及油脂检测技术领域，具体涉及一种基于超表面结构的食用油种类微波检测系统。

背景技术

植物油是人们日常烹饪中必可不少的食用油脂，它的品质关系着国民健康水平，对市场上食用油进行定期抽检是保证国民健康水平的重要手段。虽然有些造假植物油可以根据油脂的颜色、透明度、气味等方面进行初步辨别，但是随着造假技术的提高，这种方法在快速检测植物油品质方面已捉襟见肘，只有将样品送至专业实验室使用专业设备才能准确鉴定。在各类造假方法中，利用劣质低价油来假冒品牌高价油的造假方法尤为普遍，如利用菜籽油假冒橄榄油、色拉油假冒橄榄油等，这种假冒伪劣植物油一旦流入市场，不仅会对国民健康水平造成威胁，同时也会影响到食用油市场的健康稳定发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，其能够有效鉴定食用油的种类，灵敏度高，精确度高，检测操作简便快捷，受环境影响小，不受场地的限制。

本发明所述的基于超表面结构的食用油种类微波检测系统，包括矢量网络分析仪、同轴-波导转换器、矩形波导和超材料传感器，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，所述超材料传感器内用于接触或容置待测食用油；所述矢量网络分析仪发射的扫频信号经同轴-波导转换器和矩形波导传输后激励在接触或容置待测食用油的超材料传感器上，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；计算接收和发射扫频信号功率的比值，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。

进一步，所述超材料传感器包括从上至下依次设置的谐振单元、第一衬底、微流道层、第二衬底和金属背板，所述谐振单元包括四个相同的W形谐振器，分别放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。

进一步，所述W形谐振器包括对称设置的右半部和左半部，所述右半部包括依次连接的第一连接块、第二连接块和第三连接块，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。

进一步，所述谐振单元四周开口宽度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、第二连接块和第三连接块的宽度W1＝0.5mm。

进一步，所述微流道层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。

进一步，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。