一种介电常数测量装置制造方法及图纸

本申请涉及测量技术领域，提供一种介电常数测量装置。该装置包括运算控制模块、激励谐振天线以及检测谐振天线，运算控制模块分别与激励谐振天线以及检测谐振天线连接。运算控制模块生成多个频率的激励信号；激励谐振天线基于激励信号产生磁场；检测谐振天线基于磁场感应出检测信号；运算控制模块还根据激励信号以及检测信号计算被测物体在多个频率处的介电常数。激励谐振天线以及检测谐振天线均包括串联的多个谐振电路，其中包括至少一个并联谐振电路以及一个串联谐振电路，多个谐振电路形成的多个谐振频率与激励信号的频率相对应。上述装置在测量不同频点的介电常数时无需调节谐振电路中的电容容量，有利于降低测量装置的复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种介电常数测量装置
本申请涉及测量
，具体而言，涉及一种介电常数测量装置。
技术介绍
采用磁感应测量物体的介电常数是目前测量介电常数的一种常用方法，在磁感应断层成像(MagneticInductionTomography，MIT)、流体成分分析等领域都有应用。其基本原理是：当被测物体接近通有激励信号(为交流电信号)的激励线圈时，被测物体内将由于电磁感应而产生涡流，该涡流进一步产生次级磁场，其中，被测物体的介电常数分布不同，涡流的强度和分布也会不同，产生的次级磁场也会不同。次级磁场将改变本来由激励线圈产生的激励磁场的空间分布，磁场分布的改变将引起测量线圈上电压和电流的变化，通过检测测量线圈上电压或电流的变化就可以计算被测物体的介电常数。由于被测物体往往并不能视为纯电阻，也具有电感和电容的特性，因此其介电常数是和频率相关的，在实践中一般采用多个不同频率的激励信号，以测量被测物体在多个频点处的介电常数，进而分析介电常数随频率变化的特性。上述激励线圈和测量线圈一般采用谐振电路中的电感，在进行测量时，该谐振电路应当处于谐振状态，或者说谐振电路的谐振点(即谐振频率)应当与希望测量介电常数的频点保持一致，因此在测量过程中必然涉及谐振点的调节。在现有技术中，一般是通过改变谐振电路中的电容的方式改变其谐振点，但在较大范围内进行电容容量的调节存在很多困难。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供一种介电常数测量装置，该装置无需进行电容容量的调节就可以实现对被测物体在多个频点处的介电常数的测量。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：本申请实施例提供一种介电常数测量装置，包括：运算控制模块、激励谐振天线以及检测谐振天线，所述运算控制模块分别与所述激励谐振天线以及所述检测谐振天线连接；所述运算控制模块用于生成多个频率的激励信号，并将不同频率的所述激励信号分别输出至所述激励谐振天线；所述激励谐振天线用于基于所述激励信号产生覆盖被测物体的磁场；所述检测谐振天线用于基于所述激励信号产生的磁场以及所述被测物体内的涡流产生的磁场，感应生成检测信号，并将所述检测信号输出至所述运算控制模块；所述运算控制模块还用于根据所述激励信号以及所述检测信号计算所述被测物体在所述多个频率处的介电常数；其中，所述激励谐振天线以及所述检测谐振天线均包括串联的多个谐振电路，所述多个谐振电路包括至少一个并联谐振电路以及一个串联谐振电路，在所述激励谐振天线中所述串联谐振电路中的线圈用于基于所述激励信号产生磁场，在所述检测谐振天线中所述串联谐振电路中的线圈用于感应生成所述检测信号，所述多个谐振电路形成的多个谐振频率中的每个谐振频率与一个所述激励信号的频率相对应。上述装置的激励谐振天线以及检测谐振天线均包括串联的多个谐振电路，这些谐振电路能够形成多个谐振点(谐振点个数和谐振电路个数相同)，从而通过运算控制模块生成频率与多个谐振点一致的多个激励信号，就可以测量被测物体在这多个谐振点处的介电常数。在本装置中，谐振点是根据谐振电路本身的电容以及电感的取值确定的，在天线包含的谐振电路设计好后，天线具有的谐振点已经固定下来，无需像现有技术中一样通过调节谐振电路中的电容容量来获得不同的谐振点，从而也不会出现电容容量调节不便的问题，有利于降低测量装置的复杂性。在一些实现方式中，所述运算控制模块包括处理器、信号激励单元以及信号检测单元；所述信号激励单元分别与所述处理器以及所述激励谐振天线连接，用于在所述处理器的控制下生成所述激励信号，并将所述激励信号输出至所述激励谐振天线；所述信号检测单元分别与所述处理器以及所述检测谐振天线连接，用于将所述检测谐振天线感应生成的所述检测信号从模拟信号转化为数字信号的形式后输出至所述处理器；所述处理器用于根据所述激励信号以及所述检测信号计算所述被测物体的介电常数。在一些实现方式中，所述信号激励单元包括信号发生器以及激励放大器，所述信号发生器分别与所述处理器以及所述激励放大器连接，所述激励放大器还与所述激励谐振天线连接；所述信号发生器用于在所述处理器的控制下生成所述激励信号，所述激励放大器用于将所述激励信号放大后输出至所述激励谐振天线。信号发生器可以在处理器的控制下输出具有预设频率和幅度的激励信号，以便满足测量介电常数的需求，而激励放大器可以对信号发生器输出的激励信号的进行放大，以便更好地驱动串联谐振电路中的线圈对被测物体进行激励信号的辐射。在一些实现方式中，所述信号检测单元包括模数转换器以及检测放大器，所述模数转换器分别与所述处理器以及所述检测放大器连接，所述检测放大器还与所述检测谐振天线连接；所述检测放大器用于将所述检测谐振天线感应生成的所述检测信号放大后输出至所述模数转换器，所述模数转换器用于将所述检测信号从模拟信号转化为数字信号的形式后输出至所述处理器。检测放大器可以对检测信号进行放大，以使其能够被模数转换器所量化，模数转换器可以完成信号的模数转换，以便处理器进行介电常数的数学计算。在一些实现方式中，所述运算控制模块还包括电流测量单元，所述电流测量单元分别与所述激励谐振天线中的所述串联谐振电路以及所述处理器连接，用于将所述串联谐振电路输出的激励电流从模拟信号转化为数字信号的形式后输出至所述处理器；所述处理器用于根据所述激励电流以及所述检测信号计算所述被测物体的介电常数。由于串联谐振电路中的线圈直接负责向被测物体辐射激励信号，因此直接利用将串联谐振电路中流过的激励电流进行介电常数的计算，可能会获得更精确的计算结果。电流测量单元可以和信号检测单元具有类似的结构，例如包括一个模数转换器和一个信号放大器。此外，在构成激励谐振天线的多个谐振电路中包含一个串联谐振电路，更有利于精确地测量激励电流，确保谐振电路具有电性能对称性。在一些实现方式中，所述介电常数测量装置还包括切换模块，所述切换模块分别与所述信号激励单元、所述信号检测单元以及所述介电常数测量装置的多个谐振天线连接；所述切换模块用于控制所述信号激励单元与所述多个谐振天线中的一个谐振天线导通，与所述信号激励单元导通的谐振天线为所述激励谐振天线，所述切换模块还用于控制所述信号检测单元与所述多个谐振天线中除所述激励谐振天线外的谐振天线导通，与所述信号检测单元导通的谐振天线为所述检测谐振天线。当激励谐振天线、检测谐振天线相对于被测物体的位置关系不同时，介电常数的测量结果也可能不同，为了全面反映被测物体介电常数的分布，可以通过设置切换模块控制电路的导通性，使多个谐振天线中的每个谐振天线依次作为激励谐振天线，其余谐振天线作为检测谐振天线进行介电常数测量，以获得多组测量结果。在一些实现方式中，所述切换模块包括第一切换开关以及第二切换开关；所述第一切换开关分别与所述信号激励单元以及所述多个谐振天线连接，用于控制所述信号激励单元与所述多个谐振天线中的一个谐振天线导通，与所述信号激励单元导通的谐振天线为所述激励谐振天线；所述第二切换开关分别与所述信号检测单元以及所述多个谐振天线连接，用于控制所述信号检测单元依次与所述多个谐振天线中除所述激励谐振天线外的谐振天线导通，与所述信号检测单元导通的谐振天线为所述检测谐振天线。在这些实现方式中，对于某个激励谐振天线，各检测谐振天线依次处于工作状态完成介电常数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介电常数测量装置，包括：运算控制模块、激励谐振天线以及检测谐振天线，所述运算控制模块分别与所述激励谐振天线以及所述检测谐振天线连接；所述运算控制模块用于生成多个频率的激励信号，并将不同频率的所述激励信号分别输出至所述激励谐振天线；所述激励谐振天线用于基于所述激励信号产生覆盖被测物体的磁场；所述检测谐振天线用于基于所述激励信号产生的磁场以及所述被测物体内的涡流产生的磁场，感应生成检测信号，并将所述检测信号输出至所述运算控制模块；所述运算控制模块还用于根据所述激励信号以及所述检测信号计算所述被测物体在所述多个频率处的介电常数；其中，所述激励谐振天线以及所述检测谐振天线均包括串联的多个谐振电路，所述多个谐振电路包括至少一个并联谐振电路以及一个串联谐振电路，在所述激励谐振天线中所述串联谐振电路中的线圈用于基于所述激励信号产生磁场，在所述检测谐振天线中所述串联谐振电路中的线圈用于感应生成所述检测信号，所述多个谐振电路形成的多个谐振频率中的每个谐振频率与一个所述激励信号的频率相对应。

【技术特征摘要】
1.一种介电常数测量装置，包括：运算控制模块、激励谐振天线以及检测谐振天线，所述运算控制模块分别与所述激励谐振天线以及所述检测谐振天线连接；所述运算控制模块用于生成多个频率的激励信号，并将不同频率的所述激励信号分别输出至所述激励谐振天线；所述激励谐振天线用于基于所述激励信号产生覆盖被测物体的磁场；所述检测谐振天线用于基于所述激励信号产生的磁场以及所述被测物体内的涡流产生的磁场，感应生成检测信号，并将所述检测信号输出至所述运算控制模块；所述运算控制模块还用于根据所述激励信号以及所述检测信号计算所述被测物体在所述多个频率处的介电常数；其中，所述激励谐振天线以及所述检测谐振天线均包括串联的多个谐振电路，所述多个谐振电路包括至少一个并联谐振电路以及一个串联谐振电路，在所述激励谐振天线中所述串联谐振电路中的线圈用于基于所述激励信号产生磁场，在所述检测谐振天线中所述串联谐振电路中的线圈用于感应生成所述检测信号，所述多个谐振电路形成的多个谐振频率中的每个谐振频率与一个所述激励信号的频率相对应。2.根据权利要求1所述的介电常数测量装置，其特征在于，所述运算控制模块包括处理器、信号激励单元以及信号检测单元；所述信号激励单元分别与所述处理器以及所述激励谐振天线连接，用于在所述处理器的控制下生成所述激励信号，并将所述激励信号输出至所述激励谐振天线；所述信号检测单元分别与所述处理器以及所述检测谐振天线连接，用于将所述检测谐振天线感应生成的所述检测信号从模拟信号转化为数字信号的形式后输出至所述处理器；所述处理器用于根据所述激励信号以及所述检测信号计算所述被测物体的介电常数。3.根据权利要求2所述的介电常数测量装置，其特征在于，所述信号激励单元包括信号发生器以及激励放大器，所述信号发生器分别与所述处理器以及所述激励放大器连接，所述激励放大器还与所述激励谐振天线连接；所述信号发生器用于在所述处理器的控制下生成所述激励信号，所述激励放大器用于将所述激励信号放大后输出至所述激励谐振天线。4.根据权利要求2所述的介电常数测量装置，其特征在于，所述信号检测单元包括模数转换器以及检测放大器，所述模数转换器分别与所述处理器以及所述检测放大器连接，所述检测放大器还与所述检测谐振天线连接；所述检测放大器用于将所述检测谐振天线感应生成的所述检测信号放大后输出至所述模数转换器，所述模数转换器用于将所述检测信号从模拟信号转化为数字信号的形式后输出至所述处理器。5.根据权利要求2所述的介电常数测量装置，其特征在于，所述运算控制模块还包括电流测量单元，所述电流测量单元分别与所述激励谐振天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈诚，宣和均，刘锐岗，
申请(专利权)人：杭州永川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33