[发明专利]液态化学品检测传感器、检测装置及其检测方法

说明书

本发明涉及液态化学品检测传感器、检测装置及其检测方法；该检测传感器基底的上表面上设有微带传输线和开口谐振器，基底内部埋设有M条微流道，微流道位于微带传输线和/或开口谐振器下方，微流道的入口和出口均设在基底的上表面上；含有该检测传感器的检测装置中还含有信号处理模块、控制模块、电源模块和M个与微流道连通的储液容器；控制模块中的控制器通过信号处理模块给微带传输线发送信号并接收微带传输线的输出信号；检测方法通过电磁微波信号中的谐振信息计算出样品的复合介电常数，然后判断出样品的种类和浓度；本发明的检测传感器能实现液态化学品的无损、无接触、无添加剂和无泄漏检测，检测装置可实现现场检测，检测方法科学合理。

(一)、技术领域：

本发明涉及液态化学品检测设备及其检测方法，特别涉及液态化学品检测传感器、检测装置及其检测方法。

(二)、背景技术：

液态化学品广泛应用于工业生产和实验领域中，然而，对各种液态化学品的识别和分类是工业界和学术界面临的一个相当大的挑战，这为化学检测技术的发展提供了巨大的机遇。在一些情况下，特别是在测量有毒、易挥发、易燃化学品时，在测量过程中会有爆炸、燃烧和中毒的危险。因此，探索简单、稳定、安全和小型化的测量技术以降低事故风险，具有十分重要的意义。目前，公知的液态化学品检测方法有紫外吸收光谱法、荧光光谱法、红外吸收光谱法和拉曼光谱法等。这些检测方法存在检测设备昂贵、无法实现便携式、样品前期处理步骤复杂、需增加荧光剂和必须暴露在空气中等缺点。如专利《检测水环境中的化学品》(专利号：CN2010800634384)，其检测样品需要复杂的前期处理步骤，导致检测时间久。

(三)、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供了液态化学品检测传感器、检测装置及其检测方法，该液态化学品检测传感器结构紧凑﹑体积小﹑成本低，且能实现液态化学品的无损、无接触、无添加剂和无泄漏检测，检测装置的检测精度高﹑速度快，可实现现场检测，检测方法科学合理。

本发明的技术方案：

一种液态化学品检测传感器，含有基底，基底的上表面上设有微带传输线和N个开口谐振器，N个开口谐振器布设在微带传输线的一侧或两侧，基底内部埋设有M条弯折的微流道，M条微流道位于微带传输线和/或开口谐振器的下方，每条微流道的入口和出口均设在基底的上表面上，基底的下表面上设有底电极层，N和M均为大于等于1的自然数。

N为偶数，N个开口谐振器形成N/2个开口谐振器对，每个开口谐振器对中的两个开口谐振器对称布设在微带传输线的两侧；M＝N/2，M条微流道分别位于N/2个开口谐振器对的正下方。根据对开口谐振器进行有限元仿真软件分析得到的电磁分布情况看，开口谐振器在开口处的场强最强，因此，让微流道途径开口谐振器的正下方，有利于提高传感器的灵敏度。

基底为长方体形；开口谐振器为方形开口谐振环或圆形开口谐振环，这些形状便于加工，便于电磁感应，开口谐振器的加工方式可采用标准的电路板加工工艺、丝网印刷或导电墨水打印；微流道的弯折形状为弓形弯折，或为回形弯折，或为Ⅲ形弯折，或为Ⅰ形弯折，这些形状可以增加微流道的长度或者横截面积，进而增加通入微流道中的液态化学品体积，增大传感器谐振的改变量，提高传感器的灵敏度。

基底的材质为环氧树脂(FR-4)，或为PTFE玻璃纤维，或为PTFE陶瓷，或为碳氢化合物陶瓷；微带传输线、开口谐振器和底电极层的材质为金，或为银，或为铜，或为钛。底电极层的作用是辅助微带传输线激发准TEM波。

微流道的作用是将待测液态化学品按照特定路径送入传感器中。微流道通过激光切割或线控机床切割进行加工。