中草药颗粒介电常数特征的UWB测量技术制造技术

本发明专利技术利用UWB的飞行报文（标签）时间与飞行路径的介质敏感公式，构造了一种快速采集中草药介质特征数据的装置。草药介质特征数据的装置。

【技术实现步骤摘要】
中草药颗粒介电常数特征的UWB测量技术


[0001]中药电子传感器领域。

技术介绍

[0002]高频介质的介电常数测量已经标准化[1，2，3]，说明了介电常数是一个稳定的可测量物质参数，介电常数是与材料电极性、电容特性的电学参数，电磁波在介质传输中，比真空传输具有延迟（或速度变慢）；UWB（Ultra Wide Band，UWB）技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽，且系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，定位精度高等[4]，UWB用于雷达技术[5]、通信[6]等场合,应用成熟度很高，TOF(Time of flight)指信号的空中飞行时间的测量技术，多用于红外、激光测距场合；UWB使用报文作为测量飞行的“信号”，所以有传送数据（报文含有数据，如时间戳）同时，获得空间距离测量，这种距离测量是利用了飞行时间差测量，与介质空间的电磁波速度计算产生的[7]；中草药具有一定的干燥度，且不同药材的组成成分相异；区分中草药的五味（类）与四气（用途）在中药界是公认的理论，且具有很高的实践性，是可以实现的，这证明了中药是有分类特征存在的，在一定的干燥条件下，中药材的介电常数特征是稳定的，通过测量不同中药材的电磁波飞行时间，可以快速的检测出不同药材的数据特征，本专利技术通过对多类药材检测 ，证明了这一有效性；[文献资料][1] SJ/T 11457.1.3
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2020.波导型介电谐振器 第1
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3部分：综合性信息和试验条件
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微波频段介电谐振器材料复相对介电常数的测量方法[2] SJ/T 11457.1.4
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2020.波导型介电谐振器 第1
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4部分：综合性信息和试验条件
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毫米波频段介电谐振器材料复相对介电常数的测量方法[3] GB/T 31838.6
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2021.固体绝缘材料 介电和电阻特性 第6部分：介电特性（AC方法） 相对介电常数和介质损耗因数（频率0.1Hz~10MHz）[4]熊茂华,熊昕编著.物联网技术与应用开发[M].西安:西安电子科技大学出版社，2012.08[5]杨利民,苏卫民,顾红,薄超.基于二维映射的LFMUWB雷达动目标速度估计.《雷达学报》,2012:232
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237[6] IEEE 802.15.4a和IEEE 802.15.4z[7] 赵荣泳等.UWB定位技术及智能制造应用[M].机械工业出版社.出版时间：2021
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技术实现思路

[0003]本专利技术利用UWB的飞行报文（标签）时间与飞行路径的介质敏感公式，构造了一种
快速采集中草药介质特征数据的装置，并在中药药材的特征数据采集上获得应用；通过测试装入测试药材容器（下称测试仓）的颗粒，颗粒径在0.1至2mm的颗粒群，在相互空隙比较小时（紧密）具有较大的介电常数值的变化，不同药材这一变化范围不同，而高频率电磁波飞行速度是与介电常数相关的，在二个固定距离的UWB天线之间，运用飞行标签TOF的测距X=V*t，即电磁波速度V与电磁波飞行时间t的积，使用这种（电磁波）空间标签飞行时间与介质空间飞行时间的时间差Δt，在工作频率10GHz时，是可以通过TOF时间戳获取10皮秒级数据，进而对介电常数微变化可测，仓体A101用于存放压缩状态的颗粒药材；A201天线1发送精准时间戳的TOF标签，并A202在天线2端接收，发送A203与接收A204电路将带有时间戳数据通过时间比较电路，计算出时间差（接收时间戳
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发送时间戳）Δt输出；A215为发送报文时间戳与接收报文时间戳的UWB标准控制芯片，本例使用恩智浦的Trimension的OL23D0（销售）芯片，完成飞行时间差的Δt1计算，在电路A225中输出这一时间Δt1；由于电磁波在介质ε中飞行速度为（真空光速为C）V：V=C/
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（1）使用公式1中X=V*Δt1，为介质ε时；在空间（无药材）速度为C，X=C*Δt0；由于二次测量X相同，且Δt0为已知值（测试仓结构确定），使用公式1所以得出ε=（Δt1/Δt0）2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）可见，ε可测；而ε具有不同物质(药材)的不同值特性 ，如下是一些常见植物的介电常数范围的示例：√水果（如苹果、橙子）：介电常数范围大约在2.5到3之间；√蔬菜（如胡萝卜、黄瓜）：介电常数范围大约在2到3之间；√树木（如橡树、松树）：介电常数范围大约在1.5到2.5之间；√绿叶植物：介电常数范围大约在2到3之间；所以测试TOF的方法是具有实际有效性的；实际测试的部分干燥药材数据，其对应10GHz下UWB工作频率，所测试的飞行时间具有明确的药材区分特征。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.《中草药颗粒介电常数特征的UWB测量技术》，利用UWB的飞行报文（标签）时间与飞行路径的介质敏感公式计算结果，构造了一种快速采集中草药介质特征数据的装置。并在中药药材的特征数据采集上获得应用。2.根据权利要求1所述的UWB的飞行报文（标签）时间与飞行路径的介质敏感公式计算结果，其特征中草药颗粒的介质对电磁泚传输飞行路线上速度影响公式，与UWB报文产生的TOF快速测试时间方法结合，生成在二个天线之间的飞行时间Δt1这一结果。3.根据权利要求2所述的中草药颗粒的介质对电磁泚传输飞行路线上速度影响公式，与UWB报文产生的TOF快速测试时间方法结合，是指...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽青囊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：