CN103913403A - 一种生物颗粒8mm波透过率测量装置 - Google Patents

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陈卫
顾有林
雷武虎
赵义正
郑之明
王勇
李政
李乐
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Abstract

本发明涉及一种生物颗粒8mm波透过率测量装置。矢量网络分析仪的源端通过第一低损电缆经第一波导同轴转换器与8mm发射喇叭天线相连，8mm接收喇叭天线经第二波导同轴转换器与第二低损电缆相连，第二低损电缆的另一端与矢量网络分析仪的接收端相连，8mm发射喇叭天线和8mm接收喇叭天线相向放置且两者之间设有固定待测生物颗粒的固定支架，8mm发射喇叭天线、8mm接收喇叭天线及固定支架位于同一光轴上。由上述技术方案可知，本发明分别通过矢量网络分析仪测量出未放置生物颗粒及放置生物颗粒时的源端到接收端的信号衰减值，两值相减即为该生物颗粒对8mm波的衰减值，再通过衰减值根据公式反推出该生物颗粒对8mm波的透过率，整个装置结构简单，测量方便。

Description

一种生物颗粒8mm波透过率测量装置
技术领域
本发明涉及一种毫米波测量领域，具体涉及一种生物颗粒8mm波透过率测量装置。
背景技术
生物颗粒的8mm波透过率反映了其对8mm波的衰减能力，是决定其在8mm波段应用的重要性能参数。测量时，将发射机和接收机面对面架设。当发射机的发射信号穿透生物颗粒而被接收机接收时，接收机的信号强度反映了生物颗粒的衰减强度信息。未施放生物颗粒时，若发射机的发射信号直达接收机时的接收信号强度为Pi；施放生物颗粒后，穿透生物颗粒后的接收信号强度为P0。则生物颗粒的透过率T用下式表示：
                                                          
再根据下列公式求出衰减分贝值：
           
目前，对接收信号强度的测量，常用频谱分析仪或示波器测量其功率或电压，整套测量装置所需设备较多，操作复杂，灵活性较差，且难以进行扩展应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物颗粒8mm波透过率测量装置，该测量装置结构简单，测量数据精准，易于操作。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括矢量网络分析仪、8mm发射喇叭天线及8mm接收喇叭天线，所述的矢量网络分析仪的源端通过第一低损电缆经第一波导同轴转换器与8mm发射喇叭天线相连，8mm接收喇叭天线经第二波导同轴转换器与第二低损电缆相连，第二低损电缆的另一端与矢量网络分析仪的接收端相连，所述的8mm发射喇叭天线和8mm接收喇叭天线相向放置且两者之间设有固定待测生物颗粒的固定支架，所述的8mm发射喇叭天线、8mm接收喇叭天线及固定支架位于同一光轴上。
所述的固定支架包括底座、垂直于底座的支杆及支杆上设置的圆环，所述的圆环与支杆处于同一铅垂面内，且圆环的中心线与8mm发射喇叭天线及8mm接收喇叭天线位于同一光轴上，圆环的一侧通过透明胶带封闭，以形成固定待测生物颗粒的底面。
所述的8mm发射喇叭天线固定于第一三角架上，所述的8mm接收喇叭天线固定于第二三角架上，所述的第一、第二三角架高度可调。
所述的圆环由宽度为1cm的铝条首尾相连焊接而成，所述圆环的直径为7cm，所述的透明胶带为直径为8cm的圆形透明胶带。
所述的支杆为角形轻质铝合金杆，其长度为1m，支杆的两端分别与圆环及底座焊接相连，底座为正方形铁板，其边长为10cm，厚度为0.5cm。
所述的8mm发射喇叭天线与8mm接收喇叭天线之间的直线距离为30cm。
所述的矢量网络分析仪的频率范围为45MHz～40GHz。
所述的第一、第二波导同轴转换器的频率范围为26.5GHz～40GHz、插损小于等于0.5dB、驻波比小于等于1.35。
所述的8mm发射喇叭天线及8mm接收喇叭天线的天线波束宽度为7°×7°、增益为25dB。
所述的第一、第二低损电缆的工作频率为40GHz、插损小于等于3.2dB/m、长度小于等于1m。
由上述技术方案可知，本发明首先通过矢量网络分析仪测量出未放置生物颗粒时，矢量网络分析仪源端到接收端的信号衰减值A，再通过矢量网络分析仪测量出放置生物颗粒后源端到接收端的信号衰减值B，由B值减去A值即为该生物颗粒对8mm波的衰减值，再通过衰减值根据公式反推出该生物颗粒对8mm波的透过率，整个装置结构简单，测量方便，可以很容易的得出生物颗粒对8mm波的透过率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A向视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、图2所示的一种生物颗粒8mm波透过率测量装置，包括矢量网络分析仪1、8mm发射喇叭天线2及8mm接收喇叭天线3，矢量网络分析仪1的源端通过第一低损电缆4经第一波导同轴转换器5与8mm发射喇叭天线2相连，8mm接收喇叭天线3经第二波导同轴转换器6与第二低损电缆7相连，第二低损电缆7的另一端与矢量网络分析仪1的接收端相连，8mm发射喇叭天线2和8mm接收喇叭天线3相向放置且两者之间设有固定待测生物颗粒的固定支架8，8mm发射喇叭天线2、8mm接收喇叭天线3及固定支架8位于同一光轴上。
进一步的，固定支架8包括底座81、垂直于底座81的支杆82及支杆82上设置的圆环83，圆环83与支杆82处于同一铅垂面内，且圆环83的中心线与8mm发射喇叭天线2及8mm接收喇叭天线3位于同一光轴上，圆环83的一侧通过透明胶带84封闭，以形成固定待测生物颗粒的底面。
更进一步的，8mm发射喇叭天线2固定于第一三角架9上，8mm接收喇叭天线3固定于第二三角架10上，第一、第二三角架9、10高度可调。
更进一步的，圆环83由宽度为1cm的铝条首尾相连焊接而成，圆环83的直径为7cm，透明胶带84为直径为8cm的圆形透明胶带。
更进一步的，支杆82为角形轻质铝合金杆，其长度为1m，支杆82的两端分别与圆环83及底座81焊接相连，底座81为正方形铁板，其边长为10cm，厚度为0.5cm。
进一步的，8mm发射喇叭天线2与8mm接收喇叭天线3之间的直线距离为30cm。
进一步的，矢量网络分析仪1的频率范围为45MHz～40GHz。
进一步的，第一、第二波导同轴转换器5、6的频率范围为26.5GHz～40GHz、插损小于等于0.5dB、驻波比小于等于1.35。
进一步的，8mm发射喇叭天线2及8mm接收喇叭天线3的天线波束宽度为7°×7°、增益为25dB。
进一步的，第一、第二低损电缆4、7的工作频率为40GHz、插损小于等于3.2dB/m、长度小于等于1m。
本发明的工作原理如下：
矢量网络分析仪1的源端口按照设置输出点频或扫频的指定功率的8mm波段信号，经第一低损电缆4、第一波导同轴转换器5至8mm发射喇叭天线2发射，经生物颗粒衰减后到达8mm接收喇叭天线3，由第二波导同轴转换器6经第二低损电缆7至矢量网络分析仪1的接收端口，并测量信号由源端口至接收端口的衰减值。
本发明的测量方法如下：
1）先将固定支架置于第一、第二三角架之间，调整三角架的高度，使8mm发射喇叭天线与8mm接收喇叭天线与固定支架的圆环处在同一光轴上，设定矢量网络分析仪参数，测量矢量网络分析仪源端到接收端的信号衰减值A；
2）称取一定量的生物颗粒溶解于水中，控制其浓度在3%～5%之间，并搅拌均匀，将搅拌后的溶液倒入圆环内，使样品均匀的公布在整个圆环的底部，等待水完全蒸发后，待测生物颗粒即在圆环底部的透明胶带上均匀的形成一层样品薄膜；
3）放置待测生物颗粒后，测量矢量网络分析仪源端到接收端的信号衰减值B；
4）根据公式C＝B－A，得出生物颗粒对8mm波的衰减分贝值；
   其中C为衰减值，其单位为dB。
5）再根据公式，反推出生物颗粒对8mm波的透过率T。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物颗粒8mm波透过率测量装置，其特征在于：包括矢量网络分析仪（1）、8mm发射喇叭天线（2）及8mm接收喇叭天线（3），所述的矢量网络分析仪（1）的源端通过第一低损电缆（4）经第一波导同轴转换器（5）与8mm发射喇叭天线（2）相连，8mm接收喇叭天线（3）经第二波导同轴转换器（6）与第二低损电缆（7）相连，第二低损电缆（7）的另一端与矢量网络分析仪（1）的接收端相连，所述的8mm发射喇叭天线（2）和8mm接收喇叭天线（3）相向放置且两者之间设有固定待测生物颗粒的固定支架（8），所述的8mm发射喇叭天线（2）、8mm接收喇叭天线（3）及固定支架（8）位于同一光轴上。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的固定支架（8）包括底座（81）、垂直于底座（81）的支杆（82）及支杆（82）上设置的圆环（83），所述的圆环（83）与支杆（82）处于同一铅垂面内，且圆环（83）的中心线与8mm发射喇叭天线（2）及8mm接收喇叭天线（3）位于同一光轴上，圆环（83）的一侧通过透明胶带（84）封闭，以形成固定待测生物颗粒的底面。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的8mm发射喇叭天线（2）固定于第一三角架（9）上，所述的8mm接收喇叭天线（3）固定于第二三角架（10）上，所述的第一、第二三角架（9、10）高度可调。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的圆环（83）由宽度为1cm的铝条首尾相连焊接而成，所述圆环（83）的直径为7cm，所述的透明胶带（84）为直径为8cm的圆形透明胶带。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的支杆（82）为角形轻质铝合金杆，其长度为1m，支杆（82）的两端分别与圆环（83）及底座（81）焊接相连，底座（81）为正方形铁板，其边长为10cm，厚度为0.5cm。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的8mm发射喇叭天线（2）与8mm接收喇叭天线（3）之间的直线距离为30cm。
7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的矢量网络分析仪（1）的频率范围为45MHz～40GHz。
8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的第一、第二波导同轴转换器（5、6）的频率范围为26.5GHz～40GHz、插损小于等于0.5dB、驻波比小于等于1.35。
9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的8mm发射喇叭天线（2）及8mm接收喇叭天线（3）的天线波束宽度为7°×7°、增益为25dB。
10.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的第一、第二低损电缆（4、7）的工作频率为40GHz、插损小于等于3.2dB/m、长度小于等于1m。
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