一种液体或凝胶电阻抗测量系统及其信息获取方法技术方案

本发明专利技术提供一种液体或凝胶的电阻抗测量系统及其信息获取方法，归属于电子信息技术、生物医药技术、机械装置等领域，系统包括：电阻抗测试盒、电阻抗测量设备、以及微处理器。将液体或凝胶装入电阻抗测试盒，通过电阻抗测试盒两侧导线接入阻抗测试仪器或相应阻抗测试系统中，从而得到对应液体或凝胶的阻抗值与电导率、介电常数值。方法包括：配比不同浓度的溶液或凝胶，分别测试不同浓度下的电阻抗值，然后通过曲线拟合的方式获得浓度与阻抗之间的匹配关系，进而通过带入具体的浓度值即可获得相应的阻抗值。本发明专利技术克服了液体或凝胶具有流动性，形状不规则的限制，以及在测试过程中电极接入不均匀的缺点，提高了液体或凝胶电阻抗测量的准确性，提高了测试物电导率等其它电特性指标的计算效率。

A liquid or gel electrical impedance measurement system and its information acquisition method

The invention provides a liquid or gel electrical impedance measurement system and its information acquisition method, belonging to the fields of electronic information technology, biomedicine technology, mechanical device and so on. The system comprises an electrical impedance test box, an electrical impedance measuring device and a microprocessor. The liquid or gel is loaded into the electrical impedance test box, and the impedance and electrical conductivity and dielectric constant of the corresponding liquid or gel are obtained by connecting two conductors on the two sides of the electrical impedance test box to the impedance tester or the corresponding impedance test system. The method includes: mixing different concentration of solution or gel, testing the electrical impedance value at different concentrations respectively, then obtaining the matching relationship between concentration and impedance through curve fitting, and then obtaining the corresponding impedance value by bringing in the specific concentration value. The invention overcomes the liquid or gel mobility, irregular shape constraints, and the shortcomings in the process of testing the electrode non-uniform, improves the accuracy of liquid or gel impedance measurement, improves the computational efficiency test and other indexes of the electrical properties of conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种液体或凝胶电阻抗测量系统及其信息获取方法
本专利技术归属于电子信息技术、生物医药技术、机械装置等领域，特别涉及一种溶液或凝胶的电阻抗测量系统及其信息获取方法。
技术介绍
生物电磁特性的研究包括了生物体所受的电磁辐射、电磁诊疗等具体方向，其中生物仿体的制备是其基础研究的一部分，测量并获得符合生物体真实电特性的仿体模型是其关键环节。考虑到方便性与形状特性，研究中广泛采用盐溶液或盐凝胶来代替真实的生物组织。由于溶液或盐凝胶的导电性溶质的浓度有关，目前在仿体的制作上众说纷纭，并无统一的标准[1]。另外，由于溶液或盐凝胶的流动性，形状不规则，对于被测物的导电性测量的准确性有所降低，同时对于被测物导电性分析的正确性以及分析效率有很大影响。参考文献：[1]陈丽梅，程敏熙，肖晓芳等.盐溶液电导率与浓度和温度的关系测量[J].实验室研究与探索，2010，29(5)：39-42.
技术实现思路
本专利技术提出了一种溶液或凝胶的电阻抗测量系统及其信息获取方法，本专利技术实现了具有流动性的液体或凝胶的电阻抗参数的有效测量，从而提高被测物电阻抗的测量的准确性以及导电性分析的效率，详见下文描述：一种液体或凝胶的电阻抗测量系统包括：阻抗测试盒、电阻抗测量设备、以及微处理器。其中，所述电阻抗测试盒，包括：圆柱外观主体结构，内部有容纳被测物的规则空间，两侧为螺纹塞，螺纹塞结合电极与导线，其中，阻抗测试盒制作材料为绝缘体，其尺寸可根据具体情况在制作之前进行更改。所述腔体，即容纳被测物的空间，为圆柱或棱柱。所述两侧螺纹塞通过螺纹结构与圆柱相连接。所述螺纹塞内侧，即与被测物接触的一侧，结合电极，螺纹塞中心打孔引出导线。所述电极为导电性较好的片状电极。所述导线与电极通过焊接相连。一种溶液或凝胶的电阻抗信息获取方法，所述方法包括以下步骤：(1)按照特定浓度的盐溶液或盐凝胶的不同配比要求配置盐溶液或盐凝胶，分别测量各浓度下的盐溶液或盐凝胶的电阻抗值；(2)利用最小二乘法或其他算法对所得不同浓度的盐溶液或盐凝胶的电阻抗值进行数据的曲线拟合，得到浓度与电导率、介电常数的曲线；(3)将任意浓度值带入(2)中所述拟合多项式即可获得该浓度下的盐溶液或盐凝胶的电导率、介电常数值。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术提供了一种溶液或凝胶的电阻抗测量系统及信息获取方法，本专利技术克服了液体或盐凝胶具有流动性，形状不规则的限制，以及在测试过程中电极接入不均匀的缺点，提高了液体或盐凝胶电阻抗测量的准确性，提高了测试物电导率等其它科学指标的计算效率，为生物电特性研究的仿体制作提供依据。附图说明图1为电阻抗测试盒中部盒体图；图2为螺纹塞图；图3为电阻抗测试盒整体图；图4为液体或凝胶电阻抗测量系统示意图；图5为电阻抗测试盒，阻抗分析仪，计算机组成的阻抗测量、分析系统示意图；图6为电阻抗测试盒，惠斯通桥式电路组成的阻抗测量系统示意图；图7为本专利技术提供的一种液体或凝胶电阻抗信息获取方法的流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：2.1为金属电极；2.2为导线过孔；3.1为导线；3.2为金属电极。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1、2、3选取内腔为圆柱体为例进行描述。图1、2、3中尺寸参数均可根据实际情况设置。图1为电阻抗测试盒中部管状图，图2位螺纹塞图，图3所示为电阻抗测试盒整体图。观察图1、2、3可知，图3是由图1、2通过螺纹结构连接而成。如图4所示，为一种液体或凝胶电阻抗测量系统及其信息获取方法。其系统由阻抗测试盒，阻抗测量装置，计算机组成。阻抗测试盒连接阻抗测量装置，经阻抗测量装置测得的阻抗数据导入到计算机，利用计算机将数据进行处理得到电阻率-溶液浓度、介电常数-溶液浓度的关系，根据所得电阻率-溶液浓度、介电常数-溶液浓度的关系配置具有特定参数的溶液或凝胶。进一步地，为了满足实际应用中的多种需要，本专利技术实施实例中的阻抗测试盒为如图1、图2和图3所描述的阻抗测试盒。进一步地，为了满足实际应用中的多种需要，本专利技术实施实例中的阻抗测试盒的腔体可以选择为棱柱。进一步地，为了满足实际应用中的多种需要，本专利技术实施实例中的阻抗测试盒的尺寸可以根据具体需要进行制定。进一步地，为了满足实际应用中的多种需要，本专利技术实施实例中的阻抗测量装置可以选择为不同的具有阻抗测量功能的装置。例如，阻抗测试仪、惠斯通桥式电路、RLC电路等。进一步地，为了满足实际应用中的多种需要，本专利技术实施实例中经阻抗测量装置得到的数据可以直接由阻抗测试装置与计算机的通讯接口导入到计算机，也可由手动录入到计算机。进一步地，为了满足实际应用中的多种需要，本专利技术实施实例中电阻率-溶液浓度，介电常数-溶液浓度关系可由最小二乘法或其他算法对所得不同浓度的盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值进行数据的曲线拟合得到。下面以具体的实施例来说明本专利技术实施例提供的一种电阻抗测试盒的使用，详见下文描述：实施例1：图5为阻抗测试盒，阻抗分析仪，计算机组成的阻抗测量系统示意图。系统使用方法如下：(1)以不同的梯度配置好待测溶液或凝胶。(2)待溶液或凝胶达到稳定状态后将装有待测物的测试盒接入阻抗分析仪。(3)将测量得到的阻抗数据导入计算机。(4)更换溶液，重复上述操作。(5)计算电阻率(ρ)与介电常数(ε)，根据下式：(6)对电阻率(ρ)与介电常数(ε)进行回归分析，得到浓度-电阻率、浓度-介电常数的数据拟合方程。(7)指定任意浓度值，带入步骤(6)中所得到的拟合方程，即得到该浓度下的电阻率与介电常数值。实施例2：图6为阻抗测试盒与惠斯通电桥组成的阻抗测量系统示意图。图中符号说明如下：(1)AB为均匀的滑线电阻；(2)R1为可变电阻；(3)F为并联在R1上的可变电容，目的在于与阻抗测试盒实现阻抗平衡；(4)M为放有待测溶液的阻抗测试盒，设其阻抗为Zx；(5)I是具有一定频率的交流电源，通常取其频率为50KHz；(6)G为耳机(或阴极示波器)；系统使用方法如下：(1)以不同的梯度配置好待测溶液或凝胶。(2)待溶液或凝胶达到稳定状态后将装有待测物的测试盒接入惠斯通桥式电路。(3)接通电源后，移动接触点C，直到耳机中声音最小(或示波器中无电流通过)为止。这时D，C两点的电压相等，DGC线路中电流几乎为零，这时电桥达到平衡。(4)应用如下关系：Z1＝R1+jωFZx＝Rx+jωCxZ3＝R3，Z4＝R4Z1Z4＝ZxZ3经计算可得：式中R3，R4分别为AC，BC段的电阻，R1为可变电阻器的电阻，均可从试验中测得，根据如下关系：从而可以求出阻抗测试盒中溶液或凝胶的电阻率(ρ)与介电常数(ε)。(5)将测量数据录入计算机中。(6)更换溶液，重复上述操作。(7)对电阻率(ρ)与介电常数(ε)进行回归分析，得到浓度-电阻率、浓度-介电常数的数据拟合方程。(8)指定任意浓度值，带入步骤(7)中所得到的拟合方程，即得到该浓度下的电阻率与介电常数值。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本专利技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体或凝胶的电阻抗测量系统，其特征在于，所述电阻抗测量系统包括：阻抗测试盒、电阻抗测量设备、以及微处理器。其中，所述阻抗测试盒内装有具有一定浓度的被测盐溶液或盐凝胶，利用电阻抗测量设备测量其电阻抗值；所述测试盒具有特定的形状，根据电阻定律可以计算其内部盐溶液或盐凝胶的电阻率与介电常数；将所述盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值输入微处理器，通过改变所述被测盐溶液或盐凝胶的浓度，获得一系列离散浓度值的盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值；所述微处理器对数据进行处理，可以获得任意浓度下的盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值。

【技术特征摘要】
1.一种液体或凝胶的电阻抗测量系统，其特征在于，所述电阻抗测量系统包括：阻抗测试盒、电阻抗测量设备、以及微处理器。其中，所述阻抗测试盒内装有具有一定浓度的被测盐溶液或盐凝胶，利用电阻抗测量设备测量其电阻抗值；所述测试盒具有特定的形状，根据电阻定律可以计算其内部盐溶液或盐凝胶的电阻率与介电常数；将所述盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值输入微处理器，通过改变所述被测盐溶液或盐凝胶的浓度，获得一系列离散浓度值的盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值；所述微处理器对数据进行处理，可以获得任意浓度下的盐溶液或盐凝胶的电阻率或介电常数值。2.根据权利要求1所述的一种液体或凝胶的电阻抗测量系统，其特征在于，所述阻抗测试盒具体为：柱体外观主体结构，内部有容纳被测物的规则腔体，两侧为螺纹塞，螺纹塞结合底面全覆盖的电极，并通过导线与阻抗测量系统相连接。3.根据权利要求1所述的一种液体或凝胶的电阻抗测量系统，其特征在于，所述阻抗测试盒具体为：制作材料为绝缘体，其尺寸可根据具体情况在制作之前进行更改。4.根据权利要求1所述的一种液体或凝胶的电阻抗测量系统，其特征在于，所述阻抗测试盒具体为：所述腔体，即容纳被测物的空间，为圆柱或棱柱。5.根据权利要求1所述的一种液体或凝胶的电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞娟，冯彦博，戚昊峰，王慧泉，王金海，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12