【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及溶液浓度检测，尤其涉及一种溶液浓度测量系统及测量方法。
技术介绍
1、太赫兹波(terahertz，thz)是指频率在0.1-10thz范围内的电磁波，介于微波和红外之间，具有高透性、低能性、瞬时性、敏锐性、高信噪比等特点。太赫兹波不会对生物组织产生有害的电离辐射，相较于可见光与红外光谱，其穿透能力更强，且不易受瑞利散射的影响。
2、溶液浓度是一个重要物理量，在化工、冶金、造纸、酿酒、制糖、环保行业及科研等领域都常常需要对溶液浓度进行测量。化学滴定、分光法、光谱分析法等是常用的浓度测定方法。化学滴定法是在待测浓度的溶液中滴定确定浓度的溶液，直到待测溶液发生变化，但是配置溶液比较复杂，而且精度不高。光谱分析法是将待测样品放入光谱分析仪当中，根据光谱来分析样品含量，精度很高，可以分析的种类更全面，但是光谱仪价格昂贵，成本很高。其他的浓度检测方法并不是很成熟。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种溶液浓度测量系统及测量方法，以解决相关技术中对溶液浓度测量的精度低以及经济成本高的问题。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种溶液浓度测量系统，包括：第一端口、第二端口、谐振单元、溶液导管和太赫兹矢量网络分析仪；
3、所述第一端口和所述第二端口，设置于衬底上；所述第一端口和所述第二端口均与所述谐振单元连接；
4、所述谐振单元为环状结构，设置于衬底上；所述环状结构内的衬底上设有通孔；
5、所述溶液导管穿过所述通孔
6、所述太赫兹矢量网络分析仪的第一端用于与所述第一端口连接，第二端用于与所述第二端口连接，或者，所述太赫兹矢量网络分析仪的第一端用于与所述第二端口连接，第二端用于与所述第一端口连接。
7、在一种可能的实现方式中，所述太赫兹矢量网络分析仪用于对所述谐振单元和待测溶液进行实时扫频并测量所述待测溶液的s21参数。
8、在一种可能的实现方式中，第一信号处理单元和第二信号处理单元；
9、所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元均设置于所述衬底上；
10、所述第一信号处理单元的第一端与所述第一端口连接，所述第一信号处理单元的第二端与所述谐振单元连接；
11、所述第一信号处理单元的第一端与所述第二端口连接，所述第一信号处理单元的第二端与所述谐振单元连接。
12、在一种可能的实现方式中，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元包括微带电路、放大器电路和衰减器电路中的至少一种。
13、在一种可能的实现方式中，所述第一端口和第二端口包括波导-微带转换端口、共面波导端口、微带-同轴转换端口中的至少一种。
14、在一种可能的实现方式中，所述溶液导管的材料为低介电常数材料；所述溶液导管的横截面的最大直径小于通孔的最小直径。
15、在一种可能的实现方式中，所述衬底的材料采用绝缘或半绝缘材料。
16、在一种可能的实现方式中，所述溶液浓度测量系统为对称结构。
17、第二方面，本专利技术实施例提供了一种溶液浓度测量方法，应用于上述所述的溶液浓度测量系统中；
18、所述方法包括：
19、控制所述太赫兹矢量网络分析仪对所述待测溶液进行实时扫频，并获取所述待测溶液的多个s21参数；每个s21参数对应于扫频范围内的一个频率；
20、将所述待测溶液的多个s21参数中的最大值确定为所述待测溶液的s21增益最大值；
21、将所述待测溶液的s21增益最大值所对应的频率确定为所述待测溶液的谐振频率；
22、根据目标溶液类型的溶液溶度和谐振频率的对应关系和所述待测溶液的谐振频率，确定所述待测溶液的浓度，其中，所述目标溶液类型为所述待测溶液所属的溶液类型。
23、在一种可能的实现方式中，所述目标溶液类型的溶液溶度和谐振频率的对应关系的建立过程如下：
24、获取多个预设浓度的溶液样本；所述溶液样本与所述待测溶液为同一种溶液；
25、对于每个预设浓度，将所述预设浓度的溶液样本灌入所述溶液导管中，控制所述太赫兹矢量网络分析仪对所述预设浓度的溶液样本进行实时扫频，并获取所述预设溶度的溶液样本的多个s21参数；
26、对于每个预设浓度，将所述预设溶度的溶液样本的多个s21参数的最大值确定为该溶液样本的s21增益最大值；根据该溶液样本的s21增益最大值确定该溶液样本的谐振频率；
27、根据所述多个预设浓度的溶液样本的溶液浓度以及相应的谐振频率建立所述溶液样本所属溶液类型的溶液浓度和谐振频率的对应关系。
28、本专利技术实施例提供一种溶液浓度测量系统及测量方法，溶液浓度测量系统包括第一端口、第二端口、谐振单元、溶液导管和太赫兹矢量网络分析仪；第一端口和第二端口，设置于衬底上；第一端口和第二端口均与谐振单元连接；谐振单元为环状结构，设置于衬底上；环状结构内的衬底上设有通孔；溶液导管穿过通孔，用于存放待测溶液；太赫兹矢量网络分析仪的第一端用于与第一端口连接，第二端用于与第二端口连接，或者，太赫兹矢量网络分析仪的第一端用于与第二端口连接，第二端用于与第一端口连接。本专利技术实施例通过使用太赫兹频段的信号作为输入信号，经过对信号的处理，进一步实现了对溶液导管内部的溶液浓度的测量。由于太赫兹频段输入的信号频率高，品质因子高，波长短，可以实现更小浓度梯度溶液的测量，提高溶液浓度的检测精度和速度。
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1.一种溶液浓度测量系统，其特征在于，包括：第一端口、第二端口、谐振单元、溶液导管和太赫兹矢量网络分析仪；
2.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述太赫兹矢量网络分析仪用于对所述谐振单元和待测溶液进行实时扫频并测量所述待测溶液的S21参数。
3.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，还包括：第一信号处理单元和第二信号处理单元；
4.根据权利要求3所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元包括微带电路、放大器电路和衰减器电路中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述第一端口和第二端口包括波导-微带转换端口、共面波导端口、微带-同轴转换端口中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述溶液导管的材料为低介电常数材料；所述溶液导管的横截面的最大直径小于通孔的最小直径。
7.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述衬底的材料采用绝缘或半绝缘材料。
8.根据权利要求1至
9.一种溶液浓度测量方法，其特征在于，应用于上述的权利要求1至8任一项所述的溶液浓度测量系统中；
10.根据权利要求9所述的溶液浓度测量方法，其特征在于，所述目标溶液类型的溶液溶度和谐振频率的对应关系的建立过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种溶液浓度测量系统，其特征在于，包括：第一端口、第二端口、谐振单元、溶液导管和太赫兹矢量网络分析仪；
2.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述太赫兹矢量网络分析仪用于对所述谐振单元和待测溶液进行实时扫频并测量所述待测溶液的s21参数。
3.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，还包括：第一信号处理单元和第二信号处理单元；
4.根据权利要求3所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元包括微带电路、放大器电路和衰减器电路中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的溶液浓度测量系统，其特征在于，所述第一端口和第二端口包括波导-微带转换端口、...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，梁士雄，张立森，宋旭波，顾国栋，郝晓林，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：
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