CN111487471A - 一种介电常数感测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种介电常数感测装置、系统及方法。介电常数感测系统包括介电常数感测装置、调理部分和数据处理部分。先将被测物质放入介电常数感测装置中，用于将被测物质的介电常数转换为电容值，调理部分对电容值做放大和去噪处理后，将电容值转换为频率值。数据处理部分对频率值执行测量校准：以分段线性化的数据处理方法建立频率与介电常数的对应关系，通过频率到介电常数的转换实现被测物质介电常数的测量，得到经测量校准后的被测物质的介电常数。本发明能够实现纯的或含杂质的固体、液体及粉末颗粒的介电常数的快速准确测量。

Description

一种介电常数感测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及电磁学领域，特别是涉及一种介电常数感测装置、系统及方法。

背景技术

介电常数是重要的电磁学参数。目前在生物医学、微波、电子技术和地质勘探中均涉及介电常数的测量。如今，固体介电常数的测量方法已经比较成熟，而液体以及粉末颗粒介电常数的测量方法则相对较少，对液体以及粉末颗粒的介电常数测量方法的研究显得尤为迫切。

市面上主流的介电常数测试仪一般采用高频谐振法，提供了通用、多用途、多量程的阻抗测试。虽然可以准确测量出被测物质的介电常数，但其主要用于纯物质介电常数的测量，而且一般其介电常数测试仪的体积较大，便携性差、成本很高，以致其应用范围受限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明以电容传感法为基础，设计了一种介电常数感测装置、系统及方法，不仅能够实现纯固体、液体及粉末颗粒的介电常数的高精度测量，还能够用于含杂质的液体、粉末颗粒的介电常数的测量以及水的电解质污染情况的高精度检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种介电常数感测装置，包括：

上极板、下极板和至少一个支柱，所述支柱置于所述上极板和所述下极板之间；

容器，用于盛放被测物质，并能完全放入所述上极板和所述下极板之间；

等位环刻槽，位于所述上极板，且所述等位环刻槽在所述下极板上的投影始终位于所述容器任一横截面在所述下极板上的投影的内部；

上极板金属过孔，用于贯穿所述上极板的上表面和下表面；且所述上极板金属过孔在所述下极板上的投影始终位于所述等位环刻槽在所述下极板上的投影的内部；

上极板外层电极引线，通过所述上极板金属过孔与所述上极板下表面电连接，作为所述介电常数感测装置的上电极；

下极板金属过孔，用于贯穿所述下极板的上表面和下表面；且所述下极板金属过孔在所述下极板上的投影始终位于所述等位环刻槽在所述下极板上的投影的内部；

下极板外层电极引线，通过所述下极板金属过孔与所述下极板上表面电连接，作为所述介电常数感测装置的下电极；所述下极板外层电极引线接地。

所述上极板和所述下极板均为双面覆铜板。

当所述支柱为至少两个时，所述支柱的高度相等。

所述支柱和所述容器均由相对介电常数为2～2.2的有机合成材料制成。

所述上极板外层电极引线和所述下极板外层电极引线的外部均包裹有屏蔽层。

一种介电常数感测系统，

包括介电常数感测装置、调理部分和数据处理部分；

所述调理部分包括振荡器；

所述介电常数感测装置的所述上电极与所述振荡器的输入端电连接；

所述振荡器的输出端与所述数据处理部分的输入端电连接；所述介电常数感测装置的所述下电极接地；

所述数据处理部分输出被测物质的介电常数。

所述振荡器包括第三电阻、非门A、非门B、非门C和集成运算放大器；

所述非门A的输入端作为所述振荡器的输入端；

所述非门A的输出端与所述非门B的输入端电连接，所述非门B的输出端与所述非门C的输入端电连接，所述非门C的输出端与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端与所述非门A的输入端电连接；

所述非门A的输出端与所述集成运算放大器的+极输入端电连接，所述集成运算放大器的-极输入端与所述集成运算放大器的输出端电连接；

所述集成运算放大器的输出端为所述振荡器的输出端。

所述数据处理部分包括：

MCU，用于对所述振荡器输出的信号执行测量校准；

矩阵键盘，与所述MCU电连接，通过按下所述矩阵键盘上的设定按键促使所述MCU对信号执行测量校准；

显示模块，与所述MCU电连接，用于显示经测量校准后的被测物质的介电常数；

蜂鸣电路，与所述MCU电连接，当未按下所述设定按键时或经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述蜂鸣电路报警提示。

所述调理部分还包括电容放大器；

所述介电常数感测装置的所述上电极与所述电容放大器的输入端电连接；

所述电容放大器的输出端与所述振荡器的输入端电连接。

所述电容放大器包括集成运算放大器、第一电阻和第二电阻；

所述集成运算放大器的+极输入端作为所述电容放大器的输入端，与所述介电常数感测装置的所述上电极电连接，所述上电极与地之间构成电容Cx，所述下电极接地；

所述第一电阻的一端与所述集成运算放大器的+极输入端电连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述集成运算放大器的输出端电连接；所述集成运算放大器的-极输入端与所述集成运算放大器的输出端电连接；

所述集成运算放大器的输出端与地之间构成等效电容Ce，且所述集成运算放大器的输出端为所述电容放大器的输出端。

一种介电常数感测方法，基于一种介电常数感测系统实现，具体步骤为：

将盛有被测物质的容器放入到通过至少一个支柱支撑的上极板和下极板之间；经调理部分处理后，通过数据处理部分得到被测物质的介电常数；

所述数据处理部分包括：

MCU，用于对所述振荡器输出的信号执行测量校准；

矩阵键盘，与所述MCU电连接，通过按下所述矩阵键盘上的设定按键促使所述MCU对信号执行测量校准；

显示模块，与所述MCU电连接，用于显示经测量校准后的被测物质的介电常数；

蜂鸣电路，与所述MCU电连接，当未按下所述设定按键时或经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述蜂鸣电路报警提示；

所述通过数据处理部分得到被测物质的介电常数的具体过程为：

(1)所述数据处理部分的输入端接收所述振荡器的输出信号，通过按下所述矩阵键盘上的设定按键对信号执行测量校准；反之则不执行测量校准，并通过所述蜂鸣电路报警提示；

(2)测量校准时，所述MCU对信号做拟合函数测试，即以分段线性化的数据处理方法建立频率与介电常数的对应关系，通过频率到介电常数的转换实现被测物质介电常数的测量，得到经测量校准后的被测物质的介电常数，并通过所述显示模块显示；当经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述显示模块不显示该介电常数，并通过所述蜂鸣电路报警提示。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的一种介电常数感测装置、系统及方法，通过上极板的等位环刻槽减小极板间的边缘效应，提高被测物质介电常数的测量灵敏度和精度；使用双面覆铜板，并将上极板外层电极引线通过上极板金属过孔与上极板下表面电连接，将下极板外层电极引线通过下极板金属过孔与下极板上表面电连接，保证上极板下表面和下极板上表面的平整，进而保证被测物质介电常数的测量精度，同时通过金属过孔连通上下极板，相当于单层覆铜板的对称折叠，该设计减小了覆铜板的横向面积，间接减小了感测装置的体积；利用电容放大器提高介电常数较小物质的电容值与介电常数之间的区分度，进而保证较小介电常数的测量精度；通过包裹在上极板外层电极引线和下极板外层电极引线外部的屏蔽层，避免或减小外部信号干扰、降低信号的传输损耗；振荡器通过电源去耦、输出电压跟随隔离等措施稳定频率、消除外部干扰信号，间接提高介电常数的测量和分析处理精度；最后利用数据处理部分的嵌入式系统实现信号的高精度获取和分析处理，进一步提高被测物质介电常数的测量精度。

同时，可在保证介电常数感测装置和系统稳固、能够实现介电常数高精度高灵敏度测量的基础上，通过改变支柱数量、改变极板和容器的形状大小、选用不包含电容放大器的调理部分，来减小体积并降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为介电常数感测装置的主要结构示意图；

图2为实施例1中下极板与刻有等位环刻槽的上极板的位置关系示意图；

图3为实施例1中上极板和下极板构成的结构的纵向截面图及上下极板间的电场位置；

图4为实施例2中介电常数感测系统的结构示意图；

图5为实施例2中振荡器的结构示意图；

图6为实施例2中电容放大器的结构示意图；

图7为实施例2中数据处理部分中频率到介电常数转换的流程图。

符号说明：

1、介电常数感测装置；2、调理部分；3、数据处理部分；

11、上极板；12、下极板；13、上极板外层电极引线；14、下极板外层电极引线；15、支柱；16、等位环刻槽；17、上极板金属过孔；18、下极板金属过孔；19、容器；

21、振荡器；22、电容放大器；

211、第三电阻；212、非门A；213、非门B；214、非门C；215、集成运算放大器；

221、第一电阻；222、第二电阻；223、集成运算放大器；

31、MCU；32、矩阵键盘；33、显示模块；34、蜂鸣电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种介电常数感测装置、系统和方法。通过支柱将上极板和下极板支撑，上下极板之间构成电容结构，将被测物质放入容器后送入电容结构之间，实现被测物质介电常数的测量；通过上极板的等位环刻槽减小极板间的边缘效应，提高被测物质介电常数的测量灵敏度和精度；使用双面覆铜板，并将上极板外层电极引线通过上极板金属过孔与上极板下表面电连接，将下极板外层电极引线通过下极板金属过孔与下极板上表面电连接，保证上极板下表面和下极板上表面的平整，进而保证被测物质介电常数的测量精度，从而实现对被测物质的介电常数的简单高精度测量，同时通过金属过孔连通上下极板，相当于单层覆铜板的对称折叠，该设计减小了覆铜板的横向面积，间接减小了感测装置的体积。

其中，所述介电常数感测装置包括上极板、下极板、至少一个支柱、容器、等位环刻槽、上极板金属过孔、上极板外层电极引线、下极板金属过孔和下极板外层电极引线。

具体的，本发明中的介电常数感测装置的工作原理为：将盛有被测物质的容器送入到通过至少一个支柱支撑的上极板和下极板之间，由于被测物质的介电常数和上下极板间的电容值存在关系：

其中C为上下极板间的电容值，ε为被测物质的介电常数，S为上极板和下极板中极板的最小面积，π为圆周率，k为静电力常量，d为上下极板间的距离。

相比空容器，将盛有被测物质的容器放入到上下极板之间时，上下极板间的电容值随极板间介电常数的变化而变化。因此可通过测量上下极板间的电容值，实现对放入上下极板间的被测物质的介电常数进行测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例中提供了一种介电常数感测装置，主要包括：上极板11、下极板12、上极板外层电极引线13、下极板外层电极引线14、支柱15、等位环刻槽16、上极板金属过孔17、下极板金属过孔18和容器19。

所述上极板11和所述下极板12均为边长9cm的正方形双面覆铜板，通过三个边长为1cm的正方体支柱15支撑，使上下极板之间构成一个空腔。所述容器19为底面直径9cm的扁圆柱形容器，用于盛放被测物质，保证能够将所述容器19完全放入上下极板构成的空腔之间。

所述等位环刻槽16是直径为8cm的圆形，呈凹槽状，位于所述上极板11的下表面，该凹槽面向上下极板之间构成的空腔，而且保证所述等位环刻槽16位于所述下极板12上的投影始终在所述扁圆柱形容器19的底面位于所述下极板12上的投影的内部。

所述上极板金属过孔17，用于贯穿所述上极板11的上表面和下表面，使由双面覆铜板制成的所述上极板11的上表面和下表面电导通，且所述上极板金属过孔17在所述下极板12上的投影始终位于所述等位环刻槽16在所述下极板12的投影的内部；所述下极板金属过孔18，用于贯穿所述下极板12的上表面和下表面，使由双面覆铜板制成的所述下极板12的上表面和下表面电导通；且所述下极板金属过孔18在所述下极板12上的投影始终位于所述等位环刻槽16在所述下极板12上的投影的内部；

所述上极板外层电极引线13，通过所述上极板金属过孔17与所述上极板11的下表面电连接，作为所述介电常数感测装置1的上电极；所述下极板外层电极引线14，通过所述下极板金属过孔18与所述下极板12的上表面电连接，作为所述介电常数感测装置1的下电极并接地。

基于所述上极板金属过孔17、下极板金属过孔18和双面覆铜板，使得所述上极板外层电极引线13可直接与所述上极板11的下表面电连接，所述下极板外层电极引线14可直接与所述下极板12的上表面电连接，保证了所述上极板11的下表面以及所述下极板12的上表面的平整，进而保证了上下极板间电容值的测量精度，同时通过所述金属过孔连通上下极板，相当于单层覆铜板的对称折叠，该设计减小了覆铜板的横向面积，间接减小了感测装置的体积。

需要说明的是，所述支柱15和所述容器19均由相对介电常数为2～2.2的有机合成材料制成。且所述上极板外层电极引线13和所述下极板外层电极引线14的外部均包裹有屏蔽层，用于减小外部信号干扰以及降低信号传输损耗。

如图2所示，为实施例1所述介电常数感测装置1中所述下极板12与刻有所述等位环刻槽16的所述上极板11的位置关系示意图。如图3所示，为所述介电常数感测装置1中所述上极板11和所述下极板12构成的结构的纵向截面图。

理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布在两极板相互覆盖的空间，但在实际条件下，平行板电容器的上下极板边缘附近的电气分布是不均匀的，即存在边缘效应。边缘效应相当于在平行板电容器上并联了一个附加电容，导致电容值的测量灵敏度下降，并导致测量得到的电容值的非线性增加，从而降低电容值测量精度。

因此，可通过适当增大所述上极板和所述下极板的面积、适当减小上下极板间距或者通过增加所述等位环刻槽的方式来减小边缘效应，提高上下极板间电容值的测量精度。

可在保证所述介电常数感测装置稳固、能够在实现被测物质的介电常数高精度高灵敏度测量的基础上，通过改变所述支柱15的数量、上下极板和所述容器19的形状大小，来减小体积并降低成本。

需要说明的是，所述等位环刻槽16除实施例1中的直径为8cm的圆形外，还可采用其他的大小形状；所述容器19除实施例1中的直径为9cm的扁圆柱形外，还可采用其他的大小形状。只要保证所述等位环刻槽16为闭环形状，且所述等位环刻槽16在所述下极板12上的投影始终位于所述容器19任一横截面在所述下极板12上的投影的内部即可，上述均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，所述上极板11和所述下极板12除实施例1中的边长为9cm的正方形外，还可采用其他的大小形状，只要保证所述等位环刻槽16位于所述上极板11，所述等位环刻槽16为闭环形状，且所述等位环刻槽16在所述下极板12上的投影始终位于所述容器19任一横截面在所述下极板12上的投影的内部即可，上述均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，所述支柱15除实施例1中的边长为1cm的正方体外，还可采用其他的大小形状；所述支柱15的数量除实施例1中的三个外，还可采用其他数量，均在本发明的保护范围内。只要保证通过所述支柱15支撑在所述上极板11和所述下极板12之间，构成平行板电容结构，并保证所述容器19能够完全放入上下极板之间，同时保证所述等位环刻槽16在所述下极板12上的投影始终位于所述容器19任一横截面在所述下极板12上的投影的内部即可。

实施例2：

如图4所示，本实施例中提供了一种介电常数感测系统，主要包括介电常数感测装置1、调理部分2和数据处理部分3。

作为第一种可选的实施方式，本实施例中将所述介电常数感测装置1、所述调理部分2、所述数据处理部分3依次电连接。所述介电常数感测装置1的所述上极板外层电极引线13与所述调理部分2的输入端电连接，所述下极板外层电极引线14接地；所述调理部分2的输出端与所述数据处理部分3的输入端电连接。

在该可选的实施方式中，将盛有被测物质的所述容器19完全放入到所述上极板11和所述下极板12之间，并保证所述等位环刻槽16在所述下极板12上的投影始终位于所述容器19任一横截面在所述下极板12上的投影的内部时，基于电容与介电常数的关系：

就可通过所述介电常数感测装置1测量得到被测物质的介电常数；

所述调理部分2包括振荡器21。

如图5所示，为本实施例中振荡器的结构示意图。其中所述振荡器21包括第三电阻211、非门A212、非门B213、非门C214和集成运算放大器215；所述非门A212的输入端作为所述振荡器21的输入端，与所述上极板外层电极引线13电连接；所述非门A212的输出端与所述非门B213的输入端电连接，所述非门B213的输出端与所述非门C214的输入端电连接，所述非门C214的输出端与所述第三电阻211的一端电连接，所述第三电阻211的另一端与所述非门A212的输入端电连接；所述非门A212的输出端与所述集成运算放大器215的+极输入端电连接，所述集成运算放大器215的-极输入端与所述集成运算放大器215的输出端电连接；所述集成运算放大器215的输出端作为所述振荡器21的输出端，与所述数据处理部分3的输入端电连接。

其中，以基本环形振荡电路为振荡器21的原型，采用74HC04非门和第三电阻211组成环形振荡电路，将所述介电常数感测装置1输出的被测物质对应的电容值转换为频率值，即频率与电容值的对应关系为：

其中，f为由电容值转换得到的频率值，R为电阻R的阻值，C为被测物质介电常数对应的电容值。

所述集成运算放大器215的-极输入端与所述集成运算放大器215的输出端电连接，即所述集成运算放大器215及其附近电路构成电压跟随器。

通过所述振荡器21的电源去耦、输出电压跟随隔离功能，消除外部干扰，提高频率值的测量精度，间接提高被测物质的介电常数的测量精度。

需要说明的是，所述集成运算放大器215的型号为LM358，但不仅限于该型号，只要能够实现输出电压跟随隔离的功能，就在本申请的保护范围内。而且所述振荡器21中非门的数量不仅限于三个，只要为奇数个，就能够保证所述振荡器21实现上述功能。因此奇数个非门数量均在本发明的保护范围内。

所述数据处理部分3包括：MCU31，用于对所述振荡器21输出的信号执行测量校准；矩阵键盘32，与所述MCU31电连接，通过按下所述矩阵键盘32上的设定按键促使所述MCU31对信号执行测量校准；显示模块33，与所述MCU31电连接，用于显示经测量校准后的被测物质的介电常数；蜂鸣电路34，与所述MCU31电连接，当未按下所述设定按键时或经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述蜂鸣电路34报警提示。

当所述数据处理部分3的所述矩阵键盘32上的设定按键按下后，所述MCU31开始对被测物质的介电常数执行测量校准，执行完测量校准后，所述MCU31会判断经测量校准后的被测物质的介电常数是否为0，如果为0，则不显示经测量校准后的被测物质的介电常数，并通过所述蜂鸣电路34报警；如果不为0，则通过所述显示模块33显示经测量校准后的被测物质的介电常数。

即利用所述数据处理模块3的测量校准过程进一步提高被测物质的介电常数的测量精度。

可在保证所述介电常数感测装置和系统稳固、能够实现被测物质的介电常数高精度高灵敏度测量的基础上，通过改变所述支柱15的数量、上下极板和所述容器19的形状大小，来减小体积并降低成本。

作为第二种可选的实施方式，所述调理部分2除所述振荡器21外，还可包括电容放大器22。所述介电常数感测装置1的所述上极板外层电极引线13与所述电容放大器22的输入端电连接，所述下极板外层电极引线14接地；所述电容放大器22的输出端与所述振荡器21的输入端电连接；所述振荡器21的输出端与所述数据处理部分3的输入端电连接。

其中，所述电容放大器22包括第一电阻221、第二电阻222和集成运算放大器223；所述集成运算放大器223的+极输入端作为所述电容放大器22的输入端，与所述介电常数感测装置1的所述上极板外层电极引线13电连接；所述第一电阻221的一端与所述集成运算放大器223的+极输入端电连接，所述第一电阻221的另一端与所述第二电阻222的一端电连接，所述第二电阻222的另一端与所述集成运算放大器223的输出端电连接；所述集成运算放大器223的-极输入端与所述集成运算放大器223的输出端电连接；所述集成运算放大器223的输出端与地之间构成等效电容Ce，且所述集成运算放大器223的输出端为所述电容放大器22的输出端。

在该可选的实施方式中，选用型号为LM358的集成运算放大器223，构成电容回转放大电路，即电容放大器22的基本结构。当被测物质的介电常数较小时，电容值对介电常数的区分度不够明显，所以需要将所述电容放大器22接入到所述振荡器21之前，保证被测物质的介电常数以及转换得到的电容值的测量精度。

如图6为实施例2中所述电容放大器22的结构示意图。

其中等效电容

即所述介电常数感测装置1的输出电容值Cx的容量被增大了

倍。

因此，基于该电容放大器22的结构，可提升电容值与较小的介电常数之间的区分度，进而提高较小介电常数的测量精度。

另外，可在保证所述介电常数感测装置和系统稳固、能够实现被测物质的介电常数高精度高灵敏度测量的基础上，通过改变所述支柱15的数量、上下极板和所述容器19的形状大小、选用不包含所述电容放大器22的调理部分2，来减小体积并降低成本。

实施例3：

如图7所示，本实施例中提供了一种介电常数感测方法，基于所述介电常数感测系统实现，其过程为：

将盛有被测物质的容器19放入到通过至少一个支柱15支撑的上极板11和下极板12之间；经调理部分2处理后，通过数据处理部分3得到被测物质的介电常数。

所述通过数据处理部分3得到被测物质的介电常数的具体过程为：

(1)所述数据处理部分3的输入端接收振荡器21的输出信号，通过按下所述矩阵键盘32上的设定按键对信号执行测量校准；反之则不执行测量校准，并通过所述蜂鸣电路34报警提示；

(2)测量校准时，所述MCU对信号做拟合函数测试，即以分段线性化的数据处理方法建立频率与介电常数的对应关系，通过频率到介电常数的转换实现被测物质介电常数的测量，得到经测量校准后的被测物质的介电常数，并通过所述显示模块33显示；当经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述显示模块33不显示该介电常数，并通过所述蜂鸣电路34报警提示。

通过上述过程，筛除未执行测量校准操作的情况，同时筛除电路故障以及被测物质介电常数为0的情况，以进一步提高被测物质介电常数的测量精度。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种介电常数感测装置，其特征在于，包括：

上极板、下极板和至少一个支柱，所述支柱置于所述上极板和所述下极板之间；

容器，用于盛放被测物质，并能完全放入所述上极板和所述下极板之间；

等位环刻槽，位于所述上极板，且所述等位环刻槽在所述下极板上的投影始终位于所述容器任一横截面在所述下极板上的投影的内部；

上极板金属过孔，用于贯穿所述上极板的上表面和下表面；且所述上极板金属过孔在所述下极板上的投影始终位于所述等位环刻槽在所述下极板上的投影的内部；

上极板外层电极引线，通过所述上极板金属过孔与所述上极板下表面电连接，作为所述介电常数感测装置的上电极；

下极板金属过孔，用于贯穿所述下极板的上表面和下表面；且所述下极板金属过孔在所述下极板上的投影始终位于所述等位环刻槽在所述下极板上的投影的内部；

下极板外层电极引线，通过所述下极板金属过孔与所述下极板上表面电连接，作为所述介电常数感测装置的下电极；所述下极板外层电极引线接地。

2.根据权利要求1所述的介电常数感测装置，其特征在于，所述上极板和所述下极板均为双面覆铜板。

3.根据权利要求1所述的介电常数感测装置，其特征在于，所述支柱和所述容器均由相对介电常数为2～2.2的有机合成材料制成。

4.根据权利要求1所述的介电常数感测装置，其特征在于，所述上极板外层电极引线和所述下极板外层电极引线的外部均包裹有屏蔽层。

5.一种介电常数感测系统，其特征在于，

包括介电常数感测装置、调理部分和数据处理部分；

所述调理部分包括振荡器；

所述介电常数感测装置的所述上电极与所述振荡器的输入端电连接；

所述振荡器的输出端与所述数据处理部分的输入端电连接；所述介电常数感测装置的所述下电极接地；

所述数据处理部分输出被测物质的介电常数。

6.根据权利要求5所述的介电常数感测系统，其特征在于，所述振荡器包括第三电阻、非门A、非门B、非门C和集成运算放大器；

所述非门A的输入端作为所述振荡器的输入端；

所述非门A的输出端与所述非门B的输入端电连接，所述非门B的输出端与所述非门C的输入端电连接，所述非门C的输出端与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端与所述非门A的输入端电连接；

所述非门A的输出端与所述集成运算放大器的+极输入端电连接，所述集成运算放大器的-极输入端与所述集成运算放大器的输出端电连接；

所述集成运算放大器的输出端为所述振荡器的输出端。

7.根据权利要求5所述的介电常数感测系统，其特征在于，所述数据处理部分包括：

MCU，用于对所述振荡器输出的信号执行测量校准；

矩阵键盘，与所述MCU电连接，通过按下所述矩阵键盘上的设定按键促使所述MCU对信号执行测量校准；

显示模块，与所述MCU电连接，用于显示经测量校准后的被测物质的介电常数；

蜂鸣电路，与所述MCU电连接，当未按下所述设定按键时或经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述蜂鸣电路报警提示。

8.根据权利要求5所述的介电常数感测系统，其特征在于，所述调理部分还包括电容放大器；

所述介电常数感测装置的所述上电极与所述电容放大器的输入端电连接；

所述电容放大器的输出端与所述振荡器的输入端电连接。

9.根据权利要求8所述的介电常数感测系统，其特征在于，所述电容放大器包括集成运算放大器、第一电阻和第二电阻；

所述集成运算放大器的+极输入端作为所述电容放大器的输入端，与所述介电常数感测装置的所述上电极电连接，所述上电极与地之间构成电容Cx，所述下电极接地；

所述第一电阻的一端与所述集成运算放大器的+极输入端电连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述集成运算放大器的输出端电连接；所述集成运算放大器的-极输入端与所述集成运算放大器的输出端电连接；

所述集成运算放大器的输出端与地之间构成等效电容Ce，且所述集成运算放大器的输出端为所述电容放大器的输出端。

10.一种介电常数感测方法，基于一种介电常数感测系统实现，其特征在于，

将盛有被测物质的容器放入到通过至少一个支柱支撑的上极板和下极板之间；经调理部分处理后，通过数据处理部分得到被测物质的介电常数；

所述数据处理部分包括：

MCU，用于对所述振荡器输出的信号执行测量校准；

矩阵键盘，与所述MCU电连接，通过按下所述矩阵键盘上的设定按键促使所述MCU对信号执行测量校准；

显示模块，与所述MCU电连接，用于显示经测量校准后的被测物质的介电常数；

蜂鸣电路，与所述MCU电连接，当未按下所述设定按键时或经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述蜂鸣电路报警提示；

所述通过数据处理部分得到被测物质的介电常数的具体过程为：

(1)所述数据处理部分的输入端接收所述振荡器的输出信号，通过按下所述矩阵键盘上的设定按键对信号执行测量校准；反之则不执行测量校准，并通过所述蜂鸣电路报警提示；

(2)测量校准时，所述MCU对信号做拟合函数测试，即以分段线性化的数据处理方法建立频率与介电常数的对应关系，通过频率到介电常数的转换实现被测物质介电常数的测量，得到经测量校准后的被测物质的介电常数，并通过所述显示模块显示；当经测量校准后的被测物质的介电常数为0时，所述显示模块不显示该介电常数，并通过所述蜂鸣电路报警提示。

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