CN117907348A - 基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法。本发明方法，包括：矢量网络分析仪生成微波信号，传输至双频微波透射传感器发射端；双频微波透射传感器发射端发射微波信号；双频微波透射传感器接收端接收微波信号并传输至矢量网络分析仪；矢量网络分析仪根据生成和接收的微波信号，生成第一相位移动和第二相位移动；根据第一相位移动和第二相位移动确定真实水分含量；根据真实水分含量和第一相位移动计算第一测量固相浓度，根据真实水分含量和第二相位移动计算第二测量固相浓度，可以消除固相水分含量对测量结果的影响，测量精度高，适用范围广泛，易于实现。

Description

基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法

技术领域

本发明涉及固相浓度测量技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法。

背景技术

气固两相流广泛存在于气力输送粉体等工业过程中。对于气力输送固相过程的控制与管理，准确量化气固两相流中的固体浓度至关重要。在实际工业过程中，固相的水分含量是一个易变化的未知因素，这种不确定性会导致介电特性的不确定性，为固体浓度的准确测量带来了挑战。

针对气固两相流的测量，已经提出了多种测量方法，包括声学法、光学法、静电法、电容法和微波法。这些方法各有适用范围。声学法设备简单、成本低廉，但声波的传播特性受多种因素影响，给测量带来了困难。光学法能够实现多参数测量，但成本高，易受被测物质颜色和透明度的影响。静电法响应速度快，灵敏度较高，但测量结果易受颗粒带电量和管道环境等因素影响。电容法基于介质的介电特性进行测量，当水分发生变化的时候，导致固相介电特性发生变化，影响了电容法的测量效果。微波法因其高精度、快速响应和非侵入性等特点在气固两相流中固相浓度测量方面表现出很好的应用前景。微波透射法通过测量穿透介质后微波的幅值衰减和相位移动，实现对固相浓度的测量，由于固相中水分含量的变化会影响固相的介电特性，因此微波的幅值衰减和相位移动同时受到固体浓度和水分含量的影响，导致仅依靠幅值衰减或者相位移动难以实现水分含量变化下的固相浓度测量。

有鉴于此，本发明提供了一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法。

发明内容

根据上述提出的不足，而提供一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法。本发明主要利用微波在介质中传播时相位会发生移动，相位移动与介质的复相对介电常数有关，复相对介电常数由水分含量和固相浓度决定，通过同时检测两个谐振频率下的相位移动，可以获得水分含量和固相浓度的信息。

本发明采用的技术手段如下：

一方面，本发明提供了一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，包括：

测试管道；

双频微波透射传感器发射端和双频微波透射传感器接收端平行且夹持所述测试管道；

矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪的第一端口与所述双频微波透射传感器发射端连接，所述矢量网络分析仪的第二端口与所述双频微波透射传感器接收端连接。

优选地，所述双频微波透射传感器发射端和所述双频微波透射传感器接收端的结构相同，采用双频印刷偶极子天线；

所述双频印刷偶极子天线包括：

介质板，包括沿所述双频微波透射传感器发射端指向所述双频微波透射传感器接收端的方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设有第一图形，所述第二表面设有第二图形；

所述第一图形包括：第一微带传输线，沿第一方向延伸，一端连接第一低频偶极子臂的一端，所述第一低频偶极子臂沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向垂直；第一高频偶极子臂一端连接所述第一微带传输线，所述第一高频偶极子臂沿所述第二方向延伸，所述第一高频偶极子臂与所述第一低频偶极子臂位于所述第一微带传输线的两侧；

所述第二图形包括：第二微带传输线，所述第二微带传输线在所述介质板的正投影位于所述第一微带传输线在所述介质板的正投影范围内，所述第二微带传输线一端连接第二低频偶极子臂的一端，所述第二低频偶极子臂与所述第一低频偶极子臂沿所述第二微带传输线对称，所述第二微带传输线的另一端连接有微带巴伦；第二高频偶极子臂的一端连接所述第二微带传输线，所述第二高频偶极子臂与所述第一高频偶极子臂沿所述第二微带传输线对称；

所述第一端口连接所述双频微波透射传感器发射端的所述第一微带线远离所述第一低频偶极子臂的一端，所述第二端口连接所述双频微波透射传感器接收端的所述第一微带线远离所述第一低频偶极子臂的一端。

优选地，所述双频微波透射传感器发射端和所述双频微波透射传感器接收端夹持所述测试管道，包括：

至少两个连接组，一端连接所述双频微波透射传感器发射端，另一端连接所述双频微波透射传感器接收端；

所述连接组，包括沿所述双频微波透射传感器发射端指向所述双频微波透射传感器接收端的方向延伸的螺栓，所述螺栓贯穿所述双频微波透射传感器发射端和所述双频微波透射传感器接收端，第一螺母在所述双频微波透射传感器发射端远离所述双频微波透射传感器接收端的一侧与所述螺栓连接；第二螺母在所述双频微波透射传感器接收端远离所述双频微波透射传感器发射端的一侧与所述螺栓连接。

另一方面，本发明还提供了一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量方法，包括：

采用上述任一项所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，包括：测试管道；双频微波透射传感器发射端和双频微波透射传感器接收端平行且夹持所述测试管道；矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪的第一端口与所述双频微波透射传感器发射端连接，所述矢量网络分析仪的第二端口与所述双频微波透射传感器接收端连接；

所述方法，包括：

所述矢量网络分析仪生成微波信号，经所述第一端口传输至所述双频微波透射传感器发射端；

所述双频微波透射传感器发射端接收所述微波信号并发射；

所述双频微波透射传感器接收端接收所述微波信号并传输至所述矢量网络分析仪；

所述矢量网络分析仪接收所述微波信号，生成第一相位移动和第二相位移动并显示；

根据所述第一相位移动和所述第二相位移动计算多个固相浓度组，所述固相浓度组与所述测试管道的水分含量对应，所述固相浓度组包括第一固相浓度和第二固相浓度；

将所述第一固相浓度和所述第二固相浓度之差的绝对值最小的所述固相浓度组对应的所述水分含量作为真实水分含量；

根据所述真实水分含量和所述第一相位移动计算第一测量固相浓度，根据所述真实水分含量和所述第二相位移动计算第二测量固相浓度。

优选地，所述矢量网络分析仪生成的所述微波信号的频率范围为1GHz至3GHz。

优选地，所述根据所述第一相位移动和所述第二相位移动计算多个固相浓度组，所述固相浓度组与所述测试管道的水分含量对应，所述固相浓度组包括第一固相浓度和第二固相浓度，按照以下方式计算：

S_c1＝f_li(θ₁) M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

S_c2＝f_hi(θ₂) M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

其中，S_c1为所述第一固相浓度，S_c2为所述第二固相浓度，θ₁为所述第一相位移动，θ₂为所述第二相位移动，M_c为所述水分含量，M_ci为第i个水分含量的值。

优选地，所述第一固相浓度和所述第二固相浓度之差的绝对值，按照以下方式计算：

Q＝|S_c1-S_c2| M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

其中，Q为所述绝对值，M_c为所述水分含量，M_ci为第i个水分含量的值，S_c1为所述第一固相浓度，S_c2为所述第二固相浓度。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法，基于微波透射法的相关原理，具有灵敏度高，稳定性好，响应速度快，非接触式测量等众多优点。

2、本发明提供的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统及方法，具备在线测量固体浓度的能力，并且可以消除固相水分含量对测量结果的影响，测量精度高，适用范围广泛，易于实现。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明提供的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统的一种结构示意图。

图2为双频印刷偶极子天线的一种结构示意图。

图3为不同水分含量条件下，第一相位移动和固体浓度的一种关系。

图4为不同水分含量条件下，第二相位移动和固体浓度的一种关系。

图5为确定实际的固相水分含量的解耦过程。

图6为不同水分含量条件下，两个谐振频率处的微波传感器固相浓度测量结果的一种对比图。

图中：1、测试管道；2、双频微波透射传感器发射端；3、双频微波透射传感器接收端；4、矢量网络分析仪；5、介质板；6、第一微带传输线；7、第一低频偶极子臂；8、第一高频偶极子臂；9、第二微带传输线；10、第二低频偶极子臂；11、微带巴伦；12、第二高频偶极子臂；X、第一方向；Y、第二方向。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据图1，图1为本发明提供的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统的一种结构示意图，来说明本发明提供的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统的一种具体的实施例，包括：

测试管道1；

双频微波透射传感器发射端2和双频微波透射传感器接收端3平行且夹持测试管道1；

矢量网络分析仪4，矢量网络分析仪4的第一端口与双频微波透射传感器发射端2连接，矢量网络分析仪4的第二端口与双频微波透射传感器接收端3连接。

在一些可选的实施例中，继续参照图1和图2，图2为双频印刷偶极子天线的一种结构示意图，双频微波透射传感器发射端2和双频微波透射传感器接收端3的结构相同，采用双频印刷偶极子天线；

双频印刷偶极子天线包括：

介质板5，包括沿双频微波透射传感器发射端2指向双频微波透射传感器接收端3的方向相对设置的第一表面和第二表面，第一表面设有第一图形，第二表面设有第二图形；

第一图形包括：第一微带传输线6，沿第一方向X延伸，一端连接第一低频偶极子臂7的一端，第一低频偶极子臂7沿第二方向Y延伸，第二方向Y与第一方向X垂直；第一高频偶极子臂8一端连接第一微带传输线6，第一高频偶极子臂8沿第二方向Y延伸，第一高频偶极子臂8与第一低频偶极子臂7位于第一微带传输线6的两侧；

第二图形包括：第二微带传输线9，第二微带传输线9在介质板5的正投影位于第一微带传输线6在介质板5的正投影范围内，第二微带传输线9一端连接第二低频偶极子臂10的一端，第二低频偶极子臂10与第一低频偶极子臂7沿第二微带传输线9对称，第二微带传输线9的另一端连接有微带巴伦11；第二高频偶极子臂12的一端连接第二微带传输线9，第二高频偶极子臂12与第一高频偶极子臂8沿第二微带传输线9对称；

第一端口连接双频微波透射传感器发射端2的第一微带传输线6远离第一低频偶极子臂7的一端，第二端口连接双频微波透射传感器接收端3的第一微带传输线6远离第一低频偶极子臂7的一端。

可以理解的是，沿第二方向Y上，第一微带传输线6和第二微带传输线9的宽度相等。印刷偶极子属于平衡天线，天线的输入阻抗约为73.2Ω，而馈电SMA端口阻抗为50Ω，这会引起阻抗不匹配问题，因此需要微带巴伦11作为阻抗匹配调谐器以实现阻抗匹配。激励信号从天线馈电面馈入，经微带巴伦11和微带传输线，传输到偶极子天线的两个臂上。在微带传输线上，电流方向相反，不会辐射电磁波。在两个天线臂上，电流方向相同，会辐射电磁波。

在一些可选的实施例中，继续参照图1，双频微波透射传感器发射端2和双频微波透射传感器接收端3夹持测试管道1，包括：

至少两个连接组，一端连接双频微波透射传感器发射端2，另一端连接双频微波透射传感器接收端3；

连接组，包括沿双频微波透射传感器发射端2指向双频微波透射传感器接收端3的方向延伸的螺栓，螺栓贯穿双频微波透射传感器发射端2和双频微波透射传感器接收端3，第一螺母在双频微波透射传感器发射端2远离双频微波透射传感器接收端3的一侧与螺栓连接；第二螺母在双频微波透射传感器接收端3远离双频微波透射传感器发射端2的一侧与螺栓连接。

可以理解的是，由于连接组不能对测试管道1造成破坏或影响，故双频微波透射传感器发射端2和双频微波透射传感器接收端3的尺寸可以根据测试管道1的尺寸进行调整，例如，参照图1，介质板5长度为90毫米，宽度为80毫米，低频天线臂长度为35.9毫米，高频天线臂长度为23.7毫米。使用侧馈馈电的方式，通过微带线馈电。测试管道1的内径为35毫米，外径为42毫米。

进一步地，连接组还包括位于双频微波透射传感器发射端2与双频微波透射传感器接收端3之间的第三螺母和第四螺母，第三螺母、第四螺母均与螺栓螺纹连接，第三螺母与第一螺母夹持固定双频微波透射传感器发射端2，第四螺母与第二螺母夹持固定双频微波透射传感器接收端3。

基于同一发明思想，继续参照图1，本实施例提供了一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量方法，包括：

采用上述实施例中任一项的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，包括：测试管道1；双频微波透射传感器发射端2和双频微波透射传感器接收端3平行且夹持测试管道1；矢量网络分析仪4，矢量网络分析仪4的第一端口与双频微波透射传感器发射端2连接，矢量网络分析仪4的第二端口与双频微波透射传感器接收端3连接；

方法，包括：

矢量网络分析仪4生成微波信号，经第一端口传输至双频微波透射传感器发射端2；

双频微波透射传感器发射端2接收微波信号并发射；

双频微波透射传感器接收端3接收微波信号并传输至矢量网络分析仪4；

矢量网络分析仪4接收微波信号，生成第一相位移动和第二相位移动并显示；

根据第一相位移动和第二相位移动计算多个固相浓度组，固相浓度组与测试管道1的水分含量对应，固相浓度组包括第一固相浓度和第二固相浓度；

将第一固相浓度和第二固相浓度之差的绝对值最小的固相浓度组对应的水分含量作为真实水分含量；

根据真实水分含量和第一相位移动计算第一测量固相浓度，根据真实水分含量和第二相位移动计算第二测量固相浓度。

可以理解的是，双频微波透射传感器发射端2发射的微波信号在经过测试管道1内介质的过程中会发生衰减和相移，所以双频微波透射传感器接收端3接收的微波信号和双频微波透射传感器发射端2发射的微波信号不同，矢量网络分析仪4根据两者就能够得到相位移动。由于双频印刷偶极子天线包括低频偶极子臂和高频偶极子臂，在一次测试中，可计算出两个相位移动，即第一相位移动和第二相位移动，第一相位移动为低频相位移动，第二相位移动为高频相位移动。相位移动的值取决于固相的相对复介电常数，而固相的相对复介电常数由水分含量和固相浓度所决定。因此在测试管道1内，放置不同固体浓度或不同水分含量的样品时，得到的相位移动也不同。

为了消除固相中的水分含量对固体浓度测量的影响，提出了一种双相位的解耦方法，在解耦出水分含量的基础上，确定固相浓度。

解耦方法的实施过程为，在实际的水分含量变化范围内，选择n个可能的水分含量值M_ci，其中n个可能的水分含量值应包括真实水分值。建立不同水分含量情况下，第一相位移动θ₁、第二相位移动θ₂、第一固相浓度S_c1、第二固相浓度S_c2的关系。

在同一水分含量时，得到第一固相浓度S_c1和第二固相浓度S_c2应该相同或极为接近，找到两者差值的绝对值的最小值，说明所计算出的水分含量即为真实水分含量，在得到真实水分含量的基础上，利用双频微波透射传感器的相位移动与固相浓度的关系，得到固相浓度。

本发明的方法基于微波透射法的相关原理，具有灵敏度高，稳定性好，响应速度快，非接触式测量等众多优点。具备在线测量固体浓度的能力，并且可以消除固相水分含量对测量结果的影响，测量精度高，适用范围广泛，易于实现。

在一些可选的实施例中，继续参照图1，矢量网络分析仪4生成的微波信号的频率范围为1GHz至3GHz。

在一些可选的实施例中，根据第一相位移动和第二相位移动计算多个固相浓度组，固相浓度组与测试管道的水分含量对应，固相浓度组包括第一固相浓度和第二固相浓度，按照以下方式计算：

S_c1＝f_li(θ₁) M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

S_c2＝f_hi(θ₂) M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

其中，S_c1为第一固相浓度，S_c2为第二固相浓度，θ₁为第一相位移动，θ₂为第二相位移动，M_c为水分含量，M_ci为第i个水分含量的值。

在一些可选的实施例中，第一固相浓度和第二固相浓度之差的绝对值，按照以下方式计算：

Q＝|S_c1-S_c2| M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

其中，Q为绝对值，M_c为水分含量，M_ci为第i个水分含量的值，S_c1为第一固相浓度，S_c2为第二固相浓度。

在一些可选的实施例中，参照图3至图6，图3为不同水分含量条件下，第一相位移动和固体浓度的一种关系，图4为不同水分含量条件下，第二相位移动和固体浓度的一种关系，图5为确定实际的固相水分含量的解耦过程，图6为不同水分含量条件下，两个谐振频率处的微波传感器固相浓度测量结果的一种对比图。

为了验证不同固相浓度和不同水分含量对双频微波传感器输出的影响，选用煤粉作为实验介质，将质量为m的水均匀喷洒在质量为M的干燥煤粉上并搅拌均匀，以获得固相水分含量M_c为m/(m+M)的煤粉样品。随后，将不同水分含量的煤粉紧密细致地填充到不同内径d_p的pvc管道内，以模拟不同固相浓度的绳状流。依次将不同固相浓度和不同水分含量的煤粉管插入测试管道1内，实现了不同水分含量下的气固两相流浓度变化。

图3为低频谐振频率时，不同水分含量条件下，相位移动随固相浓度的变化规律。图4为高频谐振频率时，不同水分含量条件下，相位移动随固相浓度的变化规律。可以明显的观察到，在相同的水分含量条件下，随着固相浓度的增加，相位逐渐减小。在相同的固相浓度条件下，随着水分含量的增加，相位也逐渐减小。图3和图4的结果说明了，仅仅依靠单个谐振频率下的相位移动值无法实现固相浓度的准确测量。为了消除水分对固相浓度测量的影响，同时使用两个谐振频率下的相位移动值，通过解耦方法推导出固相浓度，这需要建立不同水分含量下的相位移动和固相浓度的关系。本专利选取水分含量为0％，2％，4％和6％的情况来验证方法的有效性，基于所测得的实验数据进行多项式拟合，建立了相位移动和固相浓度的数学关系。

根据图3所示结果，低频谐振频率下，不同水分含量时，相位移动和固相浓度的关系表达式为：

S_c1＝f_l0(θ₁)＝-0.0001·θ₁ ³+0.0044·θ₁ ²-0.1626·θ₁+3.1991(M_c＝0％)

S_c1＝f_l2(θ₁)＝-0.0002·θ₁ ³+0.0149·θ₁ ²-0.5324·θ₁+7.5152(M_c＝2％)

S_c1＝f_l4(θ₁)＝-0.0001·θ₁ ³+0.0039·θ₁ ²-0.1260·θ₁+2.5170(M_c＝4％)

S_c1＝f_l6(θ₁)＝-0.0005·θ₁ ³+0.0451·θ₁ ²-1.2946·θ₁+13.4257(M_c＝6％)

根据图4所示结果，高频谐振频率下，不同水分含量时，相位移动和固相浓度的关系表达式为：

S_c2＝f_h0(θ₂)＝4E-6·θ₂ ³-0.0138·θ₂ ²+1.6796·θ₂-66.2302 (M_c＝0％)

S_c2＝f_h2(θ₂)＝0.0001·θ₂ ³-0.0317·θ₂ ²+3.7107·θ₂-142.6196 (M_c＝2％)

S_c＝f_h4(θ₂)＝0.0001·θ₂ ³-0.0352·θ₂ ²+3.9504·θ₂-145.6671 (M_c＝4％)

S_c＝f_h6(θ₂)＝0.0001·θ₂ ³-0.0387·θ₂ ²+4.1807·θ₂-148.3722 (M_c＝6％)

以水分含量为0％，2％，4％和6％的绳状流为例验证解耦方法的有效性。将所测得的低频和高频谐振频率相位移动值分别带入上面的式子，计算得到同一水分含量下所有固相浓度所对应的Q值，并取平均值，得到图5所示的结果。可以观察到，当所选取的水分含量和真实水分含量相对应时，所得到的Q值最小，且接近于0，由此可以确定出水分含量。

在获得水分含量的基础上，将低频或高频谐振频率相位移动值带入对应的关系式，即可得到固相浓度。图6左侧的图展示了低频谐振频率时，不同水分含量下所得到的固相浓度的测量结果。图6右侧的图展示了高频谐振频率时，不同水分含量下所得到的固相浓度的测量结果。引入绝对平均相对误差(AAPE)来评估测量结果。可以看到，该方法可以在水分含量变化的影响下实现固相浓度的准确测量。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，其特征在于，包括：

测试管道；

双频微波透射传感器发射端和双频微波透射传感器接收端平行且夹持所述测试管道；

矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪的第一端口与所述双频微波透射传感器发射端连接，所述矢量网络分析仪的第二端口与所述双频微波透射传感器接收端连接。

2.根据权利要求1所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，其特征在于，所述双频微波透射传感器发射端和所述双频微波透射传感器接收端的结构相同，采用双频印刷偶极子天线；

所述双频印刷偶极子天线包括：

介质板，包括沿所述双频微波透射传感器发射端指向所述双频微波透射传感器接收端的方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设有第一图形，所述第二表面设有第二图形；

所述第一图形包括：第一微带传输线，沿第一方向延伸，一端连接第一低频偶极子臂的一端，所述第一低频偶极子臂沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向垂直；第一高频偶极子臂一端连接所述第一微带传输线，所述第一高频偶极子臂沿所述第二方向延伸，所述第一高频偶极子臂与所述第一低频偶极子臂位于所述第一微带传输线的两侧；

所述第二图形包括：第二微带传输线，所述第二微带传输线在所述介质板的正投影位于所述第一微带传输线在所述介质板的正投影范围内，所述第二微带传输线一端连接第二低频偶极子臂的一端，所述第二低频偶极子臂与所述第一低频偶极子臂沿所述第二微带传输线对称，所述第二微带传输线的另一端连接有微带巴伦；第二高频偶极子臂的一端连接所述第二微带传输线，所述第二高频偶极子臂与所述第一高频偶极子臂沿所述第二微带传输线对称；

所述第一端口连接所述双频微波透射传感器发射端的所述第一微带线远离所述第一低频偶极子臂的一端，所述第二端口连接所述双频微波透射传感器接收端的所述第一微带线远离所述第一低频偶极子臂的一端。

3.根据权利要求1所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，其特征在于，所述双频微波透射传感器发射端和所述双频微波透射传感器接收端夹持所述测试管道，包括：

至少两个连接组，一端连接所述双频微波透射传感器发射端，另一端连接所述双频微波透射传感器接收端；

所述连接组，包括沿所述双频微波透射传感器发射端指向所述双频微波透射传感器接收端的方向延伸的螺栓，所述螺栓贯穿所述双频微波透射传感器发射端和所述双频微波透射传感器接收端，第一螺母在所述双频微波透射传感器发射端远离所述双频微波透射传感器接收端的一侧与所述螺栓连接；第二螺母在所述双频微波透射传感器接收端远离所述双频微波透射传感器发射端的一侧与所述螺栓连接。

4.一种基于双频微波透射传感器的固相浓度测量方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1-3中任一项所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量系统，包括：测试管道；双频微波透射传感器发射端和双频微波透射传感器接收端平行且夹持所述测试管道；矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪的第一端口与所述双频微波透射传感器发射端连接，所述矢量网络分析仪的第二端口与所述双频微波透射传感器接收端连接；

所述方法，包括：

所述矢量网络分析仪生成微波信号，经所述第一端口传输至所述双频微波透射传感器发射端；

所述双频微波透射传感器发射端接收所述微波信号并发射；

所述双频微波透射传感器接收端接收所述微波信号并传输至所述矢量网络分析仪；

所述矢量网络分析仪接收所述微波信号，生成第一相位移动和第二相位移动并显示；

根据所述第一相位移动和所述第二相位移动计算多个固相浓度组，所述固相浓度组与所述测试管道的水分含量对应，所述固相浓度组包括第一固相浓度和第二固相浓度；

将所述第一固相浓度和所述第二固相浓度之差的绝对值最小的所述固相浓度组对应的所述水分含量作为真实水分含量；

根据所述真实水分含量和所述第一相位移动计算第一测量固相浓度，根据所述真实水分含量和所述第二相位移动计算第二测量固相浓度。

5.根据权利要求4所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量方法，其特征在于，所述矢量网络分析仪生成的所述微波信号的频率范围为1GHz至3GHz。

6.根据权利要求4所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量方法，其特征在于，所述根据所述第一相位移动和所述第二相位移动计算多个固相浓度组，所述固相浓度组与所述测试管道的水分含量对应，所述固相浓度组包括第一固相浓度和第二固相浓度，按照以下方式计算：

S_c1＝f_li(θ₁)M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

S_c2＝f_hi(θ₂)M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

其中，S_c1为所述第一固相浓度，S_c2为所述第二固相浓度，θ₁为所述第一相位移动，θ₂为所述第二相位移动，M_c为所述水分含量，M_ci为第i个水分含量的值。

7.根据权利要求4所述的基于双频微波透射传感器的固相浓度测量方法，其特征在于，所述第一固相浓度和所述第二固相浓度之差的绝对值，按照以下方式计算：

Q＝|S_c1-S_c2|M_c＝M_ci，(i＝1，2，3，...，n)

其中，Q为所述绝对值，M_c为所述水分含量，M_ci第i个水分含量的值，S_c1为所述第一固相浓度，S_c2为所述第二固相浓度。