CN111735741A - 一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，包括矢量网络分析仪、数据采集处理和控制单元、毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板；毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板之间放置有透明容器；毫米波收发喇叭天线、透明容器和金属反射平面板安装在可调两两之间距离的X‑Y台上且位于同一光轴上；毫米波收发喇叭天线通过波导同轴转换器与矢量网络分析仪连接；矢量网络分析仪与数据采集处理和控制单元连接；数据采集处理和控制单元与X‑Y台连接；控制X‑Y台。本发明保证了不规则生物颗粒毫米波透过率的测试结果准确性和精确度高。
Description
技术领域
本发明属于毫米波测量技术领域，具体涉及一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置。
背景技术
生物颗粒的毫米波透过率反映了其对毫米波的衰减能力，是决定其在毫米波波段应用的重要性能参数。
目前，常用将发射机和接收机面对面架设，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。
采用矢量网络分析仪测毫米波的透过率，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毫米波发射喇叭天线相连，毫米波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，毫米波发射喇叭天线和毫米波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，毫米波发射喇叭天线、毫米波接收喇叭天线及固定支架位于同一光轴上。整个测试过程采用有和无待测材料两次透射、且每次透射采用一个方向上的透射，但对于不规则生物颗粒，方向上的透射，其测量误差较大，导致测试结果的准确性和精确度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，该测试装置实现了毫米波信号的正反两个方向透射，保证了不规则生物颗粒毫米波透过率的测试结果准确性和精确度高。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，所述测试装置包括矢量网络分析仪、数据采集处理和控制单元、毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板；
所述毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板之间放置有用于封装不规则生物颗粒的透明容器；所述毫米波收发喇叭天线、透明容器和金属反射平面板安装在可调两两之间距离的X-Y台上且位于同一光轴上；
所述毫米波收发喇叭天线通过波导同轴转换器与所述矢量网络分析仪连接；所述矢量网络分析仪与所述数据采集处理和控制单元连接；所述数据采集处理和控制单元与所述X-Y台连接；
所述数据采集处理和控制单元控制所述X-Y台，在同一光轴上自动调节所述毫米波收发喇叭天线的孔径和透明容器之间的距离、以及所述透明容器和金属反射平面板之间的距离调节；并提取出输出信号与经过未封装不规则生物颗粒的透明容器6透射的第一回波信号之间的第一衰减值A、以及输出信号与经过封装不规则生物颗粒的透明容器6透射的第二回波信号之间的第二衰减值B；并根据第一衰减值A和第二衰减值B，得到不规则生物颗粒的毫米波信号透过率。
进一步的，所述透明容器通过第一支撑结构固定在所述X-Y台上。
进一步的，所述第一支撑结构包括底座和垂直于第一底座的支杆；
所述第一底座固定在所述X-Y台上；所述支杆的下端固定在所述第一底座上；所述支杆的上端和透明容器固定连接。
进一步的，所述支杆的结构为伸缩结构。
进一步的，所述透明容器包括2块镜片；
所述2块镜片中，其中一块镜片上设置有生物颗粒槽，且与另一块镜片贴合安装，以所述固定生物颗粒槽中的不规则生物颗粒。
进一步的，所述2块镜片均为聚乙烯镜片。
进一步的，所述2块镜片的形状为正六边形。
进一步的，所述金属反射平面板通过第二支撑结构固定在所述X-Y台上。
进一步的，所述第二支撑结构包括第二底座和垂直固定在所述第二底座上的金属支架；
所述金属反射平面板固定在所述金属支架上。
进一步的，所述金属反射平面板和金属支架的材料为铝合金；
所述金属反射平面板的厚度为4~8mm。
本发明的有益效果：
本发明将矢量网络分析仪的输出信号依次经过毫米波收发喇叭天线的发射和透明容器（未放置不规则生物颗粒和放置不规则生物颗粒的透明容器）的透射，再通过金属反射平面板的反射后，再依次经过透明容器（未放置不规则生物颗粒和放置不规则生物颗粒的透明容器）的透射和毫米波收发喇叭天线的接收后输出经过一次透射的第一回波信号（经过金属反射平面板反射的第一回波信号）和第二回波信号（经过金属反射平面板反射的第二回波信号）给矢量网络分析仪，最后经数据采集处理和控制单元处理，得到输出信号和经过一次透射的第一回波信号之间的第一衰减值A以及输出信号和经过一次透射的第二回波信号之间的第二衰减值B；并根据第一衰减值A和第二衰减值B，得到不规则生物颗粒的毫米波（如3mm波）信号透过率，整个测试装置，实现了两次透射、且每次透射实现了先后正反两个方向的透射，避免了现有毫米波器件响应灵敏度不高，测量误差大的技术问题，从而保证了不规则生物颗粒毫米波的透过率的测量结果的准确性和精确度。
本发明采用数据采集处理和控制单元控制X-Y台，使得控制X-Y台在同一光轴上自动调节毫米波收发喇叭天线的孔径与透明容器之间的距离、以及透明容器与金属反射平面板之间的距离，保证了测量结果的准确性。
本发明使用单个喇叭天线、单条低损电缆及单个波导同轴转换器，减小的***误差，进而整体上提高了测量精度；且结构简单，易于操作。
附图说明
图1为本发明的不规则生物颗粒波透过率的测试装置结构示意图；
图2为图1中的第一支撑结构结构侧视图；
图3为图1中的透明容器结构侧视图；
图4为图1中的第二支撑结构结构侧视图；
图中，1-矢量网络分析仪；2-数据采集处理和控制单元，3-低损电缆；4-波导同轴转换器；5-毫米波收发喇叭天线；6-透明容器；7-金属反射平面板；8-X-Y台；9-第一支撑结构；10-第二支撑结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
本实施例给出了一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，参考图1，该测试装置包括矢量网络分析仪1、数据采集处理和控制单元2、毫米波收发喇叭天线5和金属反射平面板7。
本实施例的毫米波收发喇叭天线5和金属反射平面板7之间放置有用于放置不规则生物颗粒的透明容器6；毫米波收发喇叭天线5、透明容器6和金属反射平面板7安装在可调两两之间距离的X-Y台8上且位于同一光轴上。本实施例的毫米波收发喇叭天线5通过低损电缆3经波导同轴转换器4与矢量网络分析仪1连接；矢量网络分析仪1与数据采集处理和控制单元2连接。本实施例的矢量网络分析仪1的频率范围为75~110GHz。
本实施例的数据采集处理和控制单元2与X-Y台8连接，控制X-Y台8，在同一光轴上自动调节毫米波收发喇叭天线5的孔径和透明容器6之间的距离、以及透明容器6和金属反射平面板7之间的距离；并通过时域选通，提取出矢量网络分析仪1的输出信号与经过未封装不规则生物颗粒的透明容器6透射的第一回波信号之间的第一衰减值A、以及矢量网络分析仪1的输出信号与经过封装不规则生物颗粒的透明容器6透射的第二回波信号之间的第二衰减值B；并根据第一衰减值A和第二衰减值B，得到不规则生物颗粒的毫米波信号的透过率。本实施例的衰减分贝值和透过率按照如下公式计算：
其中，C和T分别为不规则生物颗粒对一定波的衰减分贝值和透过率，衰减分贝值的单位为dB；A和B分别为第一衰减值和第二衰减值。
本实施例的透明容器6通过第一支撑结构9固定在X-Y台8上。该第一支撑结构9包括底座9-1和垂直于第一底座9-1的支杆9-2。该第一底座9-1固定在X-Y台8上；支杆9-2的下端固定在第一底座9-1上；支杆9-2的上端和透明容器6固定连接，参考图2。为了便于透明容器6的高度调整，本实施例中，支杆9-2的结构为伸缩结构，沿竖直方向上下伸缩。
本实施例的透明容器6包括2块镜片（61、62）；2块镜片中，其中一块镜片61上设置有生物颗粒槽63，且通过塑料螺丝64与另一块镜片62贴合安装，以固定生物颗粒槽63中的不规则生物颗粒，2块镜片（61、62）均为聚乙烯镜片，形状为正六边形，参考图3。本实施例中的聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
本实施例的金属反射平面板7通过第二支撑结构固定在X-Y台8上，该第二支撑结构10包括第二底座10-1和垂直固定在第二底座10-1上的金属支架10-2。金属反射平面板7固定在金属支架10-2上。金属反射平面板7和金属支架10-2的材料为铝合金；金属反射平面板7的厚度为4~8mm，优选为6mm。
本实施例的测量方法如下：
1）先将在X-Y台8上安装在毫米波收发喇叭天线5、未加不规则生物颗粒的透明容器6、金属反射平面板7调整在同一光轴上，并获取两两之间距离；
2）设定矢量网络分析仪1参数并输出信号，输出信号依次经过毫米波（如3mm波）收发喇叭天线5和未加不规则生物颗粒的透明容器6后经金属反射平面板7反射第一回波信号给未加不规则生物颗粒的透明容器6，再经过毫米波收发喇叭天线5后进入矢量网络分析仪1；
3）数据采集处理和控制单元2提取出矢量网络分析仪1输出信号和接收到的第一回波信号之间的第一衰减值A；
4）称取一定量的不规则生物颗粒均匀放置其中一个聚乙烯镜片61的生物颗粒槽63中，使用小刀轻轻刮去突出的部分不规则生物颗粒，再盖上贴片另一个聚乙烯镜片62，并用塑料螺丝将其固定；
5）矢量网络分析仪1输出信号，输出信号依次经过毫米波收发喇叭天线5和加不规则生物颗粒的透明容器6后经金属反射平面板7反射第二回波信号给加不规则生物颗粒的透明容器6，再经过毫米波收发喇叭天线5后进入矢量网络分析仪1；
6）数据采集处理和控制单元2提取出矢量网络分析仪1输出信号和接收到的第二回波信号之间的第二衰减值B；
7）采用公式
，得出不规则生物颗粒的对毫米波的衰减分贝值；
8）采用公式
，得到不规则生物颗粒对毫米波的透过率。
本实施例将矢量网络分析仪的输出信号依次经过毫米波收发喇叭天线的发射和透明容器（未放置不规则生物颗粒和放置不规则生物颗粒的透明容器）的透射，再通过金属反射平面板的反射后，再依次经过透明容器（未放置不规则生物颗粒和放置不规则生物颗粒的透明容器）的透射和毫米波收发喇叭天线的接收后输出经过一次透射的第一回波信号（经过金属反射平面板反射的第一回波信号）和第二回波信号（经过金属反射平面板反射的第二回波信号）给矢量网络分析仪，最后经数据采集处理和控制单元处理，得到输出信号和经过一次透射的第一回波信号之间的第一衰减值A以及输出信号和经过一次透射的第二回波信号之间的第二衰减值B；并根据第一衰减值A和第二衰减值B，得到不规则生物颗粒的毫米波（如3mm波）信号透过率，整个测试装置，实现了两次透射、且每次透射实现了先后正反两个方向的透射，避免了现有毫米波器件响应灵敏度不高，测量误差大的技术问题，从而保证了不规则生物颗粒毫米波的透过率的测量结果的准确性和精确度；本实施例采用数据采集处理和控制单元控制X-Y台，使得控制X-Y台在同一光轴上自动调节毫米波收发喇叭天线的孔径与透明容器之间的距离、以及透明容器与金属反射平面板之间的距离，保证了测量结果的准确性；本实施例使用单个喇叭天线、单条低损电缆及单个波导同轴转换器，减小的***误差，进而整体上提高了测量精度；且结构简单，易于操作。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括矢量网络分析仪、数据采集处理和控制单元、毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板；
所述毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板之间放置有用于封装不规则生物颗粒的透明容器；所述毫米波收发喇叭天线、透明容器和金属反射平面板安装在可调两两之间距离的X-Y台上且位于同一光轴上；
所述毫米波收发喇叭天线通过波导同轴转换器与所述矢量网络分析仪连接；所述矢量网络分析仪与所述数据采集处理和控制单元连接；所述数据采集处理和控制单元与所述X-Y台连接；
所述数据采集处理和控制单元控制所述X-Y台，在同一光轴上自动调节所述毫米波收发喇叭天线的孔径和透明容器之间的距离、以及所述透明容器和金属反射平面板之间的距离；并提取出输出信号与经过未封装不规则生物颗粒的透明容器6透射的第一回波信号之间的第一衰减值A、以及输出信号与经过封装不规则生物颗粒的透明容器6透射的第二回波信号之间的第二衰减值B；并根据第一衰减值A和第二衰减值B，得到不规则生物颗粒的毫米波信号透过率。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述透明容器通过第一支撑结构固定在所述X-Y台上。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述第一支撑结构包括底座和垂直于第一底座的支杆；
所述第一底座固定在所述X-Y台上；所述支杆的下端固定在所述第一底座上；所述支杆的上端和透明容器固定连接。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述支杆的结构为伸缩结构。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的测试装置，其特征在于，所述透明容器包括2块镜片；
所述2块镜片中，其中一块镜片上设置有生物颗粒槽，且与另一块镜片贴合安装，以所述固定生物颗粒槽中的不规则生物颗粒。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述2块镜片均为聚乙烯镜片。
7.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述2块镜片的形状为正六边形。
8.根据权利要求1~4中任意一项所述的测试装置，其特征在于，所述金属反射平面板通过第二支撑结构固定在所述X-Y台上。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述第二支撑结构包括第二底座和垂直固定在所述第二底座上的金属支架；
所述金属反射平面板固定在所述金属支架上。
10.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述金属反射平面板和金属支架的材料为铝合金；
所述金属反射平面板的厚度为4~8mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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