【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波测量，特别涉及一种微波天线传感器及煎炸油品质检测系统和方法。
技术介绍
1、煎炸是食品加工中常用的方法之一，煎炸食品在食品工业尤其是在快餐行业中占据了很重要的地位。在高温煎炸过程中，煎炸油和煎炸食品材料在空气、水分存在的条件下，发生一系列复杂的物理化学反应，赋予煎炸食品独特香气和酥脆口感同时会产生氧化聚合物、过氧化物、游离脂肪酸等有害物质，导致煎炸油的总极性物质含量、酸价、过氧化值等指标发生变化，降低油脂品质和食品的营养价值。所以，对食用油在煎炸过程中的品质控制显得尤为重要。基于化学分析方法的煎炸油品质检测方法费时费力、且污染环境，而基于物理方法的新型检测方法，如核磁共振法、红外或近红外法等存在检测仪器比较昂贵、使用过程中需要采用推荐的标准物进行校正等缺点而难以实现实时实地快速检测。基于微波传感器的煎炸油品质快速检测技术是通过直接建立传感参数与煎炸油品质指标之间的关系，通过检测微波传感器的传感参数(如谐振频率或谐振深度)直接反演出对应的煎炸品质，从而实现煎炸油品质的低成本、便携式快速检测。
2、微波传感技术是一种利用微波辐射进行测量和检测的技术。这种技术通常是使用微波传感参数的信号来感知目标物体的特性，如目标物体的介电常数、位置、大小、形状、运动速度、温度等。微波传感器通过发射特定电磁信号后，通过接收反射和传输信号来感知周围环境因素的变化，具体是通过接收反射或传输的特征信号来提取目标物体信息，如介电常数、位置等。微波传感技术具有许多优点，具体包括发射的微波信号具有穿透性，能够检测目标物体的细节和微小
3、微带天线传感器是一种小型化的平板结构，通常由印制在介质基板上特定形状的金属贴片构成，这种天线结构广泛用于微波和射频通信系统中。微带天线相对于传统天线来说易于加工、成本低、易于与系统进行集成，基于微带天线的微带天线传感器设计除了可以保持上述优点外，还具有小型化和高灵敏度传感特性。
4、因此，如何设计出一种适用于煎炸油品质检测的微波天线传感器并基于该微波天线传感器实现煎炸油品质检测是当下亟需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种微波天线传感器及煎炸油品质检测系统和方法，该微波天线传感器主要由金属贴片和矩形介质基板组成，其中矩形介质基板上表面的金属贴片由微带馈线、矩形金属贴片和曲折线金属贴片组成，作为辐射体结构；矩形介质基板下表面的金属贴片为矩形金属贴片，作为接地面结构。通过对微带天线传感器的尺寸进行了优化设计，实现了一个电尺寸仅为0.1倍工作波长的微带天线传感器。微带天线传感器的馈电方式为同轴转微带线馈电，通过矢量网络分析仪检测微带天线传感器的反射系数，可以反演出待测煎炸油的总极性组分比例，从而判定煎炸油的品质。具体检测方法为：煎炸油中的总极性组分比例随煎炸时间会上升，导致煎炸油的复介电常数发生变化，从而引起设计的微带，微带天线传感器的谐振频率发生变化。因此，当建立总极性组分比例与微带天线传感器谐振频率之间的关系后，可以通过实时检测微带天线传感器谐振频率，可以实现煎炸油品质的快速检测。
2、为了达到上述目的，采用的技术方案如下：
3、根据本申请的第一方面，提供一种微波天线传感器，其特征在于，包括：
4、矩形介质基板；
5、微带馈线，所述微带馈线设置于所述矩形介质基板的上表面；
6、贴片组件，所述贴片组件包括第一矩形金属贴片、曲折线金属贴片以第二矩形金属贴片，所述第一矩形金属贴片和曲折线金属贴片设置于所述矩形介质基板的上表面，所述矩形金属贴片设置于所述矩形介质基板的下表面。
7、需要说明的是，该微波天线传感器的结构设计不仅有助于提升谐振性能，而且能够适应多种工作环境和检测对象。
8、进一步地，所述矩形介质基板采用fr4材料或者类似于fr4板材材料制造而成。
9、需要说明的是，矩形介质基板材料为类似于fr4板材等其它常见材料，首先，fr4材料的相对介电常数较为稳定，这有助于保持微带天线传感器工作频率稳定性；其次，fr4具有良好的机械强度和刚性，为微带天线传感器提供了结构上的支撑，同时在制造过程中易于处理；此外，fr4成本相对较低，使得它成为广泛采用的天线传感器的基板选择之一。
10、优选的，所述矩形介质基板的材料为类似于fr4板材等其它常见材料,介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。
11、进一步地，所述矩形介质基板的上表面设置的微带馈线、第一矩形金属贴片和曲折线金属贴片形成所述微波天线传感器的辐射体。
12、优选的，所述微带天线传感器的矩形介质基板上表面为经过设计的微带馈线与曲折线金属贴片，该曲折线金属贴片的长度与宽度对微带天线传感器的谐振频率产生影响，该曲折性金属贴片的设计可以缩小微带天线传感器的尺寸。矩形介质基板上表面的微带馈线根据采用的矩形介质基板材料和厚度可计算出微带馈线的宽度。
13、进一步地，所述第二矩形金属贴片作为所述微波天线传感器的接地面。
14、优选的，矩形介质基板下表面设计为矩形金属贴片，作为接地面，提高了微带天线传感器的辐射效率，通过良好的接地面结构设计，可以使电流分布更加均匀，提高了微带天线传感器的性能。
15、进一步地，所述微波天线传感器采用同轴转微带线馈电，其特性阻抗为50ω。
16、需要说明的是，通过同轴微带线馈电，可以保持微带天线传感器良好的结构性能，也可以提供良好的阻抗匹配优化空间，从而提高微带天线传感器的辐射效率。
17、进一步地，所述微波天线传感器的电尺寸为0.155λ。
18、需要说明的是，微带天线传感器上表面的曲折线金属贴片的曲折结构通常比直线结构具有更长电流路径，从而现实微波天线传感器结构的尺寸小型化，并有效提高微波天线传感器的灵敏度。因此，所述微波天线传感器可以在更小的尺寸范围内完成所期望的要求，微波天线传感器的电尺寸仅为0.155λ，是一种结构紧凑的设计，适应于有限的煎炸油检测空间。
19、根据本申请的第二方面，提供一种煎炸油品质检测系统，其特征在于，包括如本申请第一方面所述的微带天线传感器以及矢量网络分析仪，所述微带天线传感器的同轴馈电端口通过同轴线缆连接到矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪用于测量所述微带天线传感器的反射系数并根据分析反射系数中谐振频率变化，反演出待测煎炸油的品质变化。
20、优选的，所采用的为矢量网络分析仪(litevna64-4寸-0.3.1版本)，可测量的频率范围为50khz-6.3ghz。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微波天线传感器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述矩形介质基板采用FR4材料或者类似于FR4板材材料制造而成。
3.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述矩形介质基板的上表面设置的微带馈线、第一矩形金属贴片和曲折线金属贴片形成所述微波天线传感器的辐射体。
4.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述第二矩形金属贴片作为所述微波天线传感器的接地面。
5.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述微波天线传感器采用同轴转微带线馈电，其特性阻抗为50Ω。
6.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述微波天线传感器的电尺寸为0.155λ。
7.一种煎炸油品质检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的微带天线传感器以及矢量网络分析仪，所述微带天线传感器的同轴馈电端口通过同轴线缆连接到矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪用于测量所述微带天线传感器的反射系数并根据分析反射系数中谐振频率变化，反演出待测煎炸油的品质变化。>
8.如权利要求7所述的煎炸油品质检测系统，其特征在于，还包括上位机，所述矢量网络分析仪采用数据线缆与所述上位机信号连接。
9.一种煎炸油品质检测方法，其特征在于，基于权利要求7至8中任一项所述的煎炸油品质检测系统，所述方法包括：
10.如权利要求9所述的煎炸油品质检测方法，其特征在于，根据微带线传感器的反射系数，分析微带天线传感器的谐振频率，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种微波天线传感器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述矩形介质基板采用fr4材料或者类似于fr4板材材料制造而成。
3.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述矩形介质基板的上表面设置的微带馈线、第一矩形金属贴片和曲折线金属贴片形成所述微波天线传感器的辐射体。
4.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述第二矩形金属贴片作为所述微波天线传感器的接地面。
5.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述微波天线传感器采用同轴转微带线馈电，其特性阻抗为50ω。
6.如权利要求1所述的微波天线传感器，其特征在于，所述微波天线传感器的电尺寸为0.155λ。
【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉霞，杜婉婷，章遥，朱金凤，施项雨，尹春春，周怀安，霍越，
申请(专利权)人：滁州学院，
类型：发明
国别省市：
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