[发明专利]一种基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法及装置在审

专利信息
申请号: 202011421303.2 申请日: 2020-12-07
公开(公告)号: CN112595898A 公开(公告)日: 2021-04-02
发明(设计)人: 李超;李凡;方滨兴;殷丽华;孙哲;罗熙;李丹;王星 申请(专利权)人: 广州大学;鹏城实验室
主分类号: G01R27/26 分类号: G01R27/26;G01N23/00;G06N20/00;H04B17/309
代理公司: 广州三环专利商标代理有限公司 44202 代理人: 陈旭红;吴落
地址: 510006 广东省广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 wi fi 信号 测量 液体 介电常数 方法 装置
【说明书】:

发明公开了一种基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法,包括:获取Wi-Fi信号发射器发射的Wi-Fi信号,并对所述Wi-Fi信号进行预处理操作,得到所述Wi-Fi信号的信道状态信息;其中,所述Wi-Fi信号包括经过待测液体的Wi-Fi信号和未经过待测液体的Wi-Fi信号;将所述信道状态信息进行降噪处理,得到至少一组稳定的幅度比值和相位差值;将所述幅度比值和相位差值通过预设的数据处理模块,并将处理的结果通过机器学习算法,判断得出待测液体的复介电常数。通过本发明,能够得到液体的复介电常数,进而可将复介电常数用于对液体类别、含量的检测,在满足液体检测的同时,降低了液体识别的成本。

技术领域

本发明涉及智能设备液体识别技术领域,特别是涉及一种基于Wi-Fi信号测量液体复介电常数的方法及装置。

背景技术

目前,现有的液体识别方法可以分为以下两种:

第一种是依托于昂贵的液体识别设备的方法,如光谱分析法、电分析法和高频电磁波(如太赫兹)测量法。这些方法有些可以满足以上提到的需求,实现对未知液体的识别,有些也可以测量液体中某成分浓度。其中,光谱分析法利用液体内离子和分子物理化学性质的不同,检测其引起的各种光谱变化,达到识别液体的目的,是化学实验室中最常见的液体识别方法,可以做到痕量物质的检测,检测精度高,技术发展成熟,目前多在化学实验室用于科学研究;电分析法是将特殊电极插入液体内,或将待测液体滴在电极上,检测液体的电导率、介电常数或者对电极上某些特殊化学位点的响应引起的电压或电流变化,对液体进行识别,检测精度可以达到痕量级,目前已应用于重金属离子检测和家用血糖血脂检测等领域;高频电磁波测量法是利用高频电磁波发射天线、接收天线和信号处理电路来进行检测的方法,通过检测电磁波信号的变化进行液体识别,目前已广泛应用于危险液体检测领域。

第二种是依托于廉价的现有设备的方法,如基于智能手机的光学识别方法、基于RFID的方法等。这些方法大多基于构建液体识别数据库来进行液体识别,其本质是对已有数据信息的已知液体进行比对。其中,基于智能手机的光学识别方法使用手机自身的光学深度摄像头和手机内部的光学传感器,采集数据并计算不同方向液体的吸光度值,达到识别液体的目的;基于RFID的方法是通过检测紧贴待测液体的RFID芯片发射出的射频信号的CSI信息,提取特征后对液体种类进行识别。

但现有技术存在以下不足:

依托于昂贵液体识别设备的方法,首先受到设备价格的限制,难以大规模推广使用。同时,这些方法也有各自的缺点。光谱分析法依托于昂贵的检测设备,比如红外光谱仪、紫外-可见分光光度计等,且往往需要进行多种方式共同检测才能确定液体种类,检测前进行的前处理过程非常复杂,检测时间长,检测成本高,设备体积庞大,部分检测设备如核磁共振波谱仪甚至对检测人员的身体有一定伤害;电分析法依托于电化学工作站或血糖检测仪等设备,往往一种特殊电极只对应少数几种待测离子或分子,检测范围非常有限,且很多电极是一次性电极,无法重复使用,另外测量过程需要电极与液体接触,操作复杂,且可能会污染待测液体;高频电磁波测量方法依托于由高频电磁波发射接收装置和信号处理电路组成的专用设备,如危险液体检测仪等,价格昂贵,且大多功能单一,检测精度不高,只能进行简单的阈值判别,能分辨水溶液和有机溶液(危险液体),初步判断液体是否易燃易爆,但不能识别液体的种类。

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