CN1947009A

CN1947009A - 高q值lc电路水分传感器

Info

Publication number: CN1947009A
Application number: CNA2005800131774A
Authority: CN
Inventors: 费兹·F·舍曼; 维拉迪米尔·加特斯坦; 肯德尔·W·基尔; 吉姆·A·麦柯迪
Original assignee: Procter and Gamble Ltd
Current assignee: Procter and Gamble Ltd; Procter and Gamble Co
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2007-04-11
Also published as: WO2005106465A1; US20040194541A1; CA2562640A1; BRPI0510308A; MXPA06012444A; EP1740941A1; AU2005238961A1; JP2007534966A

Abstract

提供了一种用于测量底物含水量的装置，所述装置利用具有谐振频率的高Q值LC电路。所述LC电路利用高Q值电感器和电容器。所述装置也利用可操作的以将功率耦合到电容器上、电耦合到LC电路的高频信号发生器和纤维基质改性单元。LC电路的谐振频率可随着被置于纤维基质改性单元内部并邻近电容器的底物的含水量而变化。

Description

高Q值LC电路水分传感器

技术领域

本发明一般涉及测量传感器。更具体地讲，本发明涉及用于测定底物性质例如诸如毛发之类的生物***的内部和外部水分含量的传感器。

背景技术

诸如人的毛发之类的纤维底物通常包括称作α-角蛋白的复杂蛋白质。α角蛋白纤维，包括羊毛和毛发在内，对水具有特别的亲和力。毛发是吸湿的和可渗透的并可从环境中吸收水。在正常条件下，水分占毛发成分的约12％至15％。此外，毛发在水中可吸收超过其自身重量30％的水。典型地，饱和时毛发吸收其自身重量30％的水。如果毛发受损，这个百分比可接近45％。然而，受损毛发在毛发纤维内部保留水赋予毛发其健康外观的能力被降低。由于与水相互作用，据信在存在水时角质纤维的几乎所有物理特性产生变化。实施例包括长度和直径上的变化、内部粘性的改变、毛发支持和永久变形性、毛发强度和光电性质。

在过去已经开发了水分感测装置来确定毛发中的含水量，并已经依靠包括电阻测量法之类的各种技术来获得所需的指征。然而，这些方法仅在被测的较湿毛发的横截面积和密度已知的情况下有效。当毛发密度、湿度或致密性发生改变时，这些测量技术不起作用。另外，这些技术主要依靠测量毛发的外部含水量，并且也不具有准确测量毛发纤维内含水量的能力。

因此，需要一种能够准确可靠地测定一种底物(包括诸如毛发之类的角质纤维)含水量的湿度感测装置。

发明内容

本发明提供用于测定底物含水量的装置。所述装置包括具有谐振频率的高Q值LC电路。所述LC电路利用一个高Q值电感器和一个电容器。所述装置也包括可操作的将功率耦合到电容器上、电耦合到LC电路上的高频信号发生器和纤维基质改性单元。当将底物被置于纤维基质改性单元内部并邻近电容器时，LC电路的谐振频率可随着底物的含水量而变化。

本发明也提供用于能够测定底物含水量的装置的电路。所述电路包括高Q值LC电路，其包括高Q值电感器和电容器。所述电路具有谐振频率和电耦合到其上面的高频信号发生器。所述高频信号发生器是可操作的以将功率耦合到电容器上。LC电路的谐振频率可随着邻近电容器放置的底物的含水量而变化。

本发明还通过以下步骤提供用于测定底物含水量的方法：第一，提供具有高Q值电感器和电容器以及具有可变换的谐振曲线的高Q值LC电路。第二，邻近电容器放进底物。第三，测定高Q值LC电路的输出。接下来，将输出与基准相比较以确定底物的含水量。

附图说明

引入并构成本说明书一部分的附图图示说明本发明的实施方案，并且与上文给出的一般说明和下文给出的详细说明一起用于说明本发明。

图1为依照本发明原理的定向耦合传感器的原理框图；

图2A为依照本发明的一个实施方案的用于图1传感器的高频信号发生器的电路图；

图2B为依照本发明的一个实施方案的用于图1传感器的定向耦合器的电路图；

图2C为依照本发明一个实施方案的用于图1传感器的含水量检测器的电路图；

图2D为依照本发明一个实施方案的用于图1传感器的压力传感器的电路图；

图2E为依照本发明一个实施方案的用于图1传感器的稳压器的电路图；

图3为图1所示的传感器集成在印刷电路板上的顶部平面视图；

图3A为沿着图3的线3A-3A截取的截面图；

图4为依照本发明一个实施方案的定向耦合传感器***的透视图；

图4A为用于图4的传感器***的夹发装置的放大前正视图，其图示说明处在打开位置以在装置中容放毛发的夹紧装置；

图4B为与图4A类似的视图，其图示说明处在闭合位置以夹紧装置中毛发的夹紧装置；

图5A和5B为装有本发明的定向耦合传感器的发刷的侧正视图；

图6为图示说明定向耦合传感器输出电压和各个发簇的相对湿度间关系的曲线；

图7为图示说明按重量计毛发的含水量和毛发的相对湿度之间关系的曲线；

图8为图示说明定向耦合传感器输出电压和所施加的夹紧毛发的压力之间关系的曲线。

图9A为用于测量底物的含水量的可供选择的装置的透视图；

图9B为用于测量底物的含水量的另一种可供选择的装置的透视图；

图10为依照本发明原理的高谐振、高Q值电路的原理框图；和，

图11A、11B和11C为高谐振高Q值电路分别处于开路状态、处于低水分底物情况下和处于饱和底物情况下的示例性谐振曲线的图示。

具体实施方式

在发明详述中引用的所有文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。

A.定向耦合器

现在参见附图，具体地讲参见图1和2A-2E，依照本发明原理显示了一个定向耦合传感器10。为了简单起见，本文中将结合测定毛发的含水量一起说明传感器10。然而，本领域的普通技术人员应当理解，本发明可用于各种应用场合，因此并不限于分析毛发或测量底物的含水量。相反，如本领域的普通技术人员将会容易理解的那样，本发明的传感器10非常适于分析各种各样的底物、这些底物的各种各样的特性(即，化学和物理性质)，并适于测定那些底物的与水分有关的不同性质。

例如，在测量一种底物的含水量时，本发明的传感器10的工作原理是，当底物的含水量增加时，其有效的相对电阻抗也会增加。正如下面将要非常详细描述的那样，传感器10用来测定底物的相对阻抗，并且从测量结果中可确定该底物的含水量。含水量值可被显示在一个视频显示器上，其用一种使用者感知到的声音来指示和/或被用作一个控制信号来控制一个装置的功能。

如图1、2A-2E、3和3A所示，传感器10装有一个高频定向耦合器12，该耦合器具有一对大致平行的限定它们之间耦合隙缝16的带线14a和14b。在本发明的一个实施方案中，平行带线14a、14b被固定在FR4印刷电路板18上(图3和3A)，电路板18具有在其下表面上形成的接地平面20。在本发明的一个实施方案中，印刷电路板(PCB)18的高度“h”为1.6mm(0.062in.)、每个带线14a、14b的宽度“W”为3.8mm(0.15in.)和长度“l”为8.9mm(0.350in.)以及耦合间隙16的间隙距离“s”为0.5mm(0.020in.)。当然，本领域的普通技术人员应当理解，正如下面将详述的那样，根据特定的应用场合，其它尺寸的PCB18、带线14a、14b和间隙16也是可能的。

正如下面将要详述的那样，高频信号发生器22电耦合到带线14a上并且是可操作的，以通过垂直于、即大致正交于耦合间隙16的纵向轴线放置的呈夹紧形式的底物产生横穿耦合间隙16的电磁场将功率耦合到带线14b上。信号发生器22在耦合带线14b中产生一个耦合功率信号，该信号的振幅与阻抗有关，因而与垂直于耦合间隙16放置的底物的含水量有关。将信号发生器22锁相到一个晶体基准24(图2A)上以保持频率以及测量的准确性、稳定性和重复性并具有一个可调功率26。信号发生器22优选是可操作的以产生在VHF至UHF频率范围内、即在约30MHz和约3GHz之间的信号，尽管其它频率范围也是可能的。依照本发明的一个实施方案，信号发生器22可以约1GHz例如约860MHz至约928MHz范围的频率，更优选以约865MHz至约915MHz范围的频率，并且最优选以约915MHz的频率运行，因为设想在近GHz范围内通过其所测定的阻抗可最准确地确定底物的含水量。

依照本发明的一个方面，传感器10利用高频定向耦合器12的逆功率耦合变化来测定垂直于耦合间隙16放置的材料阻抗的变化。当垂直于耦合间隙16夹紧底物时，定向耦合器12开始失谐，并且当间隙16间的阻抗随着材料含水量的增加而增加时，这种失谐引起定向耦合器12的逆功率耦合的单调增加。来自带线14b的反射功率引线28(图1和2B)中的逆功率振幅通常为垂直于耦合间隙16放置的底物的阻抗、因而为含水量的直接测量结果。如下面将要详细描述的那样，底物的含水量，即其按重量计的水份，可由所测量的样品阻抗确定。

再次参见图1和2A-2E，来自带线14a的正向功率信号通过正向功率引线32(图1和2B)和一个衰减器34被电耦合到混频器30的一个端口上。例如，通过衰减器34可将正向功率信号衰减到约-10dBm。来自带线14b的耦合功率信号由移相电路36产生相移并通过反射功率引线28被电耦合到混频器30的另一个端口上。混频器30可起到相干接收机的作用，因为它最响应与正向功率信号同相的耦合信号。移相电路36确保反射功率信号相对于混频器30的正向功率信号的相位相干性正确以产生最大限度的可辨别的混频器输出。对于通过可调功率26将混频器正向功率设定到合适电平来说，混频器30的输出随着反射耦合功率的增加而单调增加。通过定向耦合器12使混频器30的耦合功率值解调或还原到DC基本频带。用放大器38对混频器30的DC输出进行滤波并放大以产生一个可测量的输出电压，该电压与垂直于间隙16放置的底物的含水量有关。放大器38包括一个可调增益40和一个可调DC偏移42。

现在参见图4、4A和4B，现在将结合头发水分传感器***44来说明如何使用传感器10确定头发的含水量。例如，当消费者头发的含水量按重量计在约30％至40％范围内时，专业发廊可采用水分传感器***44来快速、准确、可靠地指示给一个设计师，所以接下来可获得最优的定型结果。

如图4A和4B所示，提供了一个夹发装置46，其具有可绕枢轴转动的爪48和50，每个爪终止于设计师容易抓紧并操纵的柄部52。可将爪48和50偏置到如图4A所示的打开位置以便在爪48、50间可容易地容放一束头发54并使头发纤维54的延伸方向垂直于、即大致正交于由爪50所固定的定向耦合器12的耦合间隙16的纵向轴线。如图8所示，已经确定垂直于耦合间隙16的头发54的夹紧压力对于保证含水量测量的可靠性非常重要。对于小于约1.4kg(三(3)lbs.)的低夹紧密度、即压力区56中的夹紧密度而言，由于垂直于耦合间隙16的头发纤维54的夹紧密度不足，混频器30的输出电压信号可能不稳定。在大于约3.2kg(七(7)lbs.)的较高夹紧压力，即在压力区58中的夹紧密度下，混频器30的输出电压信号开始波动，因为头发纤维54横跨耦合间隙16的夹紧密度具有不同的结果。在这些较高的压力下，多余的水分也被快速挤出导致读数偏小、不可靠。在压力区60中的夹紧纤维可提供一个来自混频器30的输出电压信号，该信号是稳定的，并可产生可靠的和可复验的含水量测量结果。

依照本发明的另一方面，如图1、2D、4A和4B所示，一个与定向耦合传感器12并列、装有一个薄膜压力换能器64的压力传感器62由爪48所固定。压力换能器64是可操作的以产生一个输出电压信号，该信号随着施加到垂直于耦合间隙16放置的头发54上的夹紧压力而变化。如图1和2D所示，来自压力换能器64的输出电压信号由具有可调增益68和DC偏移70的放大器66进行放大，而且放大的输出电压信号或是通过跳线72被直接作为压力传感器62的输出，或是通过跳线76将其用作比较器74的一个输入。将一个与所需的触发压力相对应的触发电压设定为比较器74的基准电压77。当达到预设的压力阈值77时，触发了含水量的测量。这保证了达到垂直于耦合间隙16放置的头发纤维54的所需的致密性以获得准确、可靠和有复验性的结果。本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本发明的宗旨和范围的条件下，也可通过一个机械***(未示出)来获得夹紧密度。

参见图1和4，来自传感器10的测量信号以及来自压力传感器62的触发信号或压力信号通过一个电缆78被电耦合到一个诸如常规的PC或膝上型计算机之类的处理***80上。处理***80是可操作的以将由传感器10产生的测量信号转换成可显示在***80的显示屏82上的含水量值。如上所详述，响应由压力传感器62产生的触发信号而触发了测量信号。可采用一个或多个测量信号来响应触发信号。

现在参见图6和7，通过使用相对湿度首先使多簇毛发经受一个已知的含水量处理对来校准传感器10的放大输出电压。对于处在各种相对湿度下的每簇头发，然后采用传感器10来产生一个测量信号，如图6所示。因为头发如图7所示在按重量计的含水量和相对湿度间具有大致线性关系，处理***80采用一个查找表或算法进行运算以将传感器10的放大输出电压转换成表示按重量计的头发含水量值。因为受损发质和健康发质的吸水能力不一致，本发明的传感器10可用来提供一个通常与头发健康有关的信号。一般而言，健康头发的特征在于如光滑、有光泽、不脆断、不分叉和无表皮破损这样的因素。因为这些因素中的每一个都直接或间接地与毛发的含水量有关。本发明的传感器10能够对所测量的毛发内外提供准确可靠的健康指示。

本发明的传感器10给消费者提供了友好的自我评估工具，使消费者能够定期地测定消费者毛发的大体健康状况。根据这些测量结果，消费者能够采取有助于改善消费者毛发健康的所需矫正对策。这些对策可包括更换毛发护理产品、改变毛发定型方法或两者，所以可一直监测和改善消费者毛发的大体健康状况。传感器10同样也给发型设计师和发型专家提供了一个有用的监测工具。

依照本发明的另一方面，如图5A和5B所示，将传感器10装入一种用于修饰毛发的毛发护理产品例如发刷84中。发刷84包括一个终止于柄部88处的细长主体部分86。刷毛90以常规方式从发刷84的主体部分86中伸出以能够梳理头发。依照本发明的原理，如图3所示，信号发生器22、混频器30、调压器92(图2E)和压力传感器62的电子元件均被集成在固定夹发装置96的固定基座94上的PCB电路板18上。(图5A和5B)。固定基座94将定向耦合器12靠近刷毛90放置以便刷洗毛发时容易进行测量。夹发装置96包括一个将压力换能器64与定向耦合器12并列放置的弹簧偏置的夹紧构件98。将一个控制杆100可操纵的连接到活动夹紧构件98上，当使用者如图5B所示通过将夹紧构件98朝着固定基座94移动期望进行传感器测量时，使用者能够夹紧垂直于耦合间隙16的头发。发刷84可包括发光二极管和/或产生一个发声信号来根据传感器测量结果给使用者提供毛发的水分状况、健康或其它状况的指示。尽管未明确指出，但应当理解，同样可将本发明的传感器10装入其它头发护理产品中、例如优选地在梳理期间接触使用者头发的梳子、烫发钳或类似的头发护理产品中以根据传感器测量结果提供头发的含水量、健康或其它状况的测量结果。

本发明的定向耦合传感器10非常适于测定毛发的含水量、健康或其它状况，因为它对于非常接近的(例如约0.1in.)带线14a和14b表面间的阻抗变化具有敏感性。来自带线14a、14b表面的这种有效测量探测深度的高度为使带线14a和14b耦合的电磁场的函数。对于特定的应用场合，通过改变PCB 18的高度、PCB 18的介电常数、带线14a、14b的尺寸、耦合间隙距离“s”和/或由信号发生器22所提供的功率可改变测量探测深度的高度。通过改变这些参数的一部分或全部可改变耦合磁场的高度，从而可改变有效测量探测深度。

依照以上详述的原理，可设想传感器10可包括电耦合到至少一个信号发生器22上的多个定向耦合器12以测定多个底物的各自含水量。可进一步设想通过改变以上详述的一个或多个参数，多个定向耦合器12的至少两个可具有不同的有效测量探测深度。

B.高谐振、高Q值电路

如图9A所示，高谐振、高Q值电路112可并入到水分测量装置100中并依照本发明的原理用于诸如角质纤维之类的底物含水量的测量。水分测量装置100装有传感器102和纤维基质改性单元104。纤维基质改性单元104通常包括线性致动器106和压紧区108。压紧区108通常包括反馈机构110(例如测力传感器)。传感器102通常包括高谐振、高Q值电路112，其容易适于分析各种各样的底物、这些底物的各种各样的特性(即，化学和物理性质)，并适于测定与水分有关的那些底物的不同性质，如本领域普通技术人员容易理解的那样。此外，本领域的普通技术人员应当理解，本发明可用于各种场合并因此不只限于分析角质底物或只测量毛发的含水量。

如图10所示，高谐振、高Q值电路112包括信号发生器122以产生直接反馈到高Q值电感器114的功率信号。将信号发生器122锁相到一个晶体基准24(图2A)上以保持频率以及测量的准确性、稳定性和重复性信号发生器122也装设有可调的功率电平装置126。信号发生器122优选地是可操作的以产生处于VHF至UHF频率范围内，即介于约30MHz和约3GHz之间的信号，尽管其它频率范围也是可能的。依照本发明的一个实施方案，信号发生器122可以约1GHz例如约860MHz至约928MHz范围的频率，更优选约865MHz至约915MHz范围的频率，并且最优选约915MHz的频率运行，因为设想在近GHz范围内通过其所测定的阻抗可最准确地确定底物的含水量。

依照本发明的一个方面，高谐振、高Q值电路112在整个包括固定值电感器114、116和电容器117的调谐LC电路115中具有一个固定输出频率。当放置底物邻近电容器117时，电容器117的数值改变，因而引起高谐振、高Q值电路112的谐振频率漂移。在一个优选的实施方案中，放置底物邻近包括电容器117的平板。在一个最优选的实施方案中，当电容器117具有平行板式构型时，将底物被置于电容器117的平板之间。AC/DC检测器118然后感测高谐振、高Q值电路112的谐振频率上的最终漂移。可绘制该漂移相对于锁相晶体基准频率的图形以产生谐振曲线。AC/DC检测器118可装有一个DC放大器，如本领域的技术人员已知的那样。

不希望受到理论的束缚，据信为确定底物的含水量，应当放置底物至少在电容器117的边缘场以内。电容器117的边缘场是由电容器117的至少两个导电板之间存在的电场所产生的力线。尽管据信为确定底物的含水量，将底物邻近电容器117的平板电场最强之处放置将提供最有可能再生的结果，本领域的技术人员将也能够确定被置于由电容器117的平板产生的边缘场以内但未接近其的底物的含水量。此外，本领域的技术人员将会意识到，电容器的任何构型均适用于上述LC电路。这包括但不限于共面板式电容器、非平行板式电容器、交叉电容器、多板式电容器以及它们的组合。

如图11A-11C所示，可采用高谐振、高Q值电路112的谐振曲线119来测定底物的含水量。为此，嵌入LC电路115中的固定频率可产生图11A所示的示例性谐振曲线119a。示例性谐振曲线119a从而显示开路值(即，邻近电容器117不存在物质)，其中AC/DC检测器118的输出给谐振峰120a的左边提供信号。如图11B所示，当将含有至少50％，优选小于10％，更优选小于1.0％，甚至更优选小于0.5％，并且最优选没有水分的底物放进到LC电路115中邻近电容器117时，可观察到谐振曲线119b和谐振峰120b相对于输入到LC电路115中的固定频率漂移到左边。这种状况通常称为基线状况。当将饱和底物放进LC电路115邻近电容器117时(未示出)，可观察到谐振曲线119c和谐振峰120c相对于输入进LC电路115中的固定频率比在基线状况下所展示的进一步向左边漂移。这种状况显示于图11c中。如本领域的技术人员已知的那样，信号处理***的动态量程的定义是可忍受而不会溢出的最大dB电平或其它失真(饱和状态)减去噪声本底的dB电平(基线状态)。水分测量装置100的动态量程通过将由基线状态转换来得谐振曲线119和谐振峰120的实测总漂移(图11B)与饱和状态的(图11C)相比较来确定。本领域的技术人员也会知道，放进底物邻近LC电路115的平行板式电容器117的平板可产生具有与本文所述的漂移不同的漂移的谐振曲线119和谐振峰120。

再次参见图10，来自AC/DC检测器118的实测信号可被电耦合到一个处理***例如常规的PC或膝上型计算机上，如本领域的技术人员已知的那样。处理***可为可操作的以将由AC/DC检测器118所产生的输出转换成含水量值，含水量值可通过本领域技术人员已知的装置进行显示(即，LED、CRT、LCD)或印刷到介质上。此外，可将处理***和显示器合并到一个装置(整体装置)中，适于用作用于实验室、商行或临床设备的“独立”装置，或用作适用于家用或旅行场合的便携式“独立”装置。例如，可将包括高谐振、高Q值电路112的水分测量装置100合并入手持装置中，手持装置可被专业发廊使用，当顾客毛发的含水量处在合适的范围时快速、精确和可靠地指示给设计师以获得最佳定型或处理效果。此外，AC/DC检测器118所产生的输出可电耦合和存储于集成到水分测量装置100上的存储装置(即，EEPROM、闪存卡、计算机存储磁盘或本领域技术人员所知的其它数据存储部件)中，或通过调制解调器、多媒体数字信号编解码器、USB、RS-232、无线和/或物理硬接线等等与远程计算机***(国内或国际间)通信进行处理、存储和/或显示。

AC/DC检测器118的放大输出电压通过以下步骤进行校准，首先通过使用相对湿度把多簇毛发经历已知含水量处理。然后如前文所述，使用AC/DC检测器118来产生每簇毛发在各个相对湿度下的测量信号。因为毛发显示具有前面所述的含水量(按重量计)和相对湿度之间的大致线性关系，处理***可为可操作的以将AC/DC检测器118的放大输出电压(信号)转换成一个数值，该数值采用查找表或算法表示毛发按重量计的含水量。如本领域技术人员已知的那样，查找表或算法可包含用于与AC/DC检测器118的放大输出电压相比较的信号基准。

再次参见图9a所示的示例性实施方案，水分测量装置100装有通常包括线性致动器106的纤维基质改性单元104和压紧区108。压紧区108通常包括反馈机构110(例如测力传感器)。可将线性致动器106偏置到打开位置以便纤维容易被安放进压紧区108。优选地，使纤维方向垂直于、即通常正交于纤维基质改性单元104压紧区108的纵向轴线延伸。然而，本领域的技术人员将容易理解，纤维在压紧区108内部的方向在压紧区108内部并非一定需要如此排列，因为线性致动器106可控制压紧密度。如前文所述，已经确定底物在压紧区108内部的压紧压力对保证含水量测量值的可靠性非常重要。此外，提供具有反馈机构110的压紧区108可保证被置于压紧区108内部的底物所需的紧实度，获得精确、可靠和有复验性的结果。如本领域技术人员已知的那样，示例性但非限制性的线性致动器106的种类包括电致动器、磁致动器、机械致动器、热致动器以及它们的组合。

参见图9b，纤维基质改性单元104可体现为手持装置130。为此，可将示例性的底物154例如纤维被置于手持装置130的纤维基质改性单元104的压紧区108内部。当反馈机构110(例如测力传感器)被偏置到打开位置(手持装置130的纤维基质改性单元104的爪125处于打开位置)时，纤维基质改性单元104可容易接纳底物154。本领域的普通技术人员应当理解，压紧密度可用装入纤维基质改性单元104的任何***实现而不背离本发明的宗旨和范围。例如，加入了传感器102的纤维基质改性单元104可被终端使用者例如专业发廊使用来快速、精确和可靠地指示顾客头发的含水量，或被顾客在家里使用来快速、精确和可靠地指示其头发的含水量。此外，本领域的技术人员将能够在能够沿着底物的纵向轴线或在底物154上和/或在底物154内部的任何点执行多次测量的装置中提供装有传感器102和纤维基质改性单元104的水分测量装置100。

尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此有意识地在附加的权利要求书中包括本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims

1.一种用于测定底物含水量的装置，所述装置包括：

具有谐振频率的高Q值LC电路，所述LC电路包括高Q值电感器和电容器；和，

电耦合到所述LC电路上的高频信号发生器，所述高频信号发生器是可操作的以将功率耦合到所述电容器上；和

纤维基质改性单元；和

其中当所述底物被置于所述纤维基质改性单元内部并邻近所述电容器时，所述LC电路的所述谐振频率可随着所述底物的所述含水量而变化。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述纤维基质改性单元包括所述电容器。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述电容器包括至少两个平板，并且所述底物邻近所述平板放置。

4.如权利要求2所述的装置，其中所述纤维基质改性单元还包括线性致动器。

5.如权利要求2所述的装置，其中所述纤维基质改性单元还包括用于放置所述底物的压紧区，所述压紧区还包括反馈机构。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述高频发生器高频信号发生器可在30MHz至3GHz范围内操作。

7.如权利要求1所述的装置，所述装置还包括可操作地耦合到所述高Q值LC电路上的AC/DC检测器，所述AC/DC检测器能够感测所述LC电路的所述谐振频率的所述变化。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述AC/DC检测器具有输出，所述输出电耦合到一个***上，所述***选自处理***、通信***、显示***、存储***，以及它们的组合。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述***与所述装置集成为一体。

10.如权利要求7所述的装置，其中所述AC/DC检测器具有输出，所述输出与一个***通信，所述***选自处理***、通信***、显示***、存储***，以及它们的组合。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述底物为角质纤维。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述纤维基质改性单元包括支撑所述高Q值LC电路的固定基座构件和与所述高Q值LC电路并置的支撑所述纤维基质改性单元的活动构件。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述LC电路的所述谐振频率响应被置于所述纤维基质改性单元内部的第一底物提供第一频率，所述第一底物具有按所述底物的重量计小于50％的水分，并且其中所述LC电路的所述谐振频率响应被置于所述纤维基质改性单元内部的第二底物提供第二频率，所述第二底物是饱和的。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述装置具有动态量程，所述动态量程包括所述第一谐振频率和所述第二谐振频率的比较。

15.一种用于能够测定底物含水量的装置的电路，所述电路包括：

高频信号发生器，所述高频信号发生器电耦合到所述LC电路并可操作地将功率耦合到所述电容器上；和，

其中所述LC电路的所述谐振频率可随着邻近所述电容器放置的所述底物的所述含水量而变化。

16.如权利要求15所述的电路，所述电路还包括AC/DC检测器，所述AC/DC检测器被可操作地耦合到所述电路上，所述AC/DC检测器能够检测所述LC电路的所述谐振频率的所述变化。

17.如权利要求16所述的电路，其中所述AC/DC检测器还包括DC放大器。

18.如权利要求15所述的电路，其中所述电路具有可漂移的谐振曲线。

19.如权利要求15所述的电路，其中所述高频发生器高频信号发生器可在30MHZ至3GHz范围内操作。

20.一种用于测定底物含水量的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供具有可漂移谐振曲线的高Q值LC电路，所述LC电路包括高Q值电感器和电容器，并且高频信号发生器电耦合到所述LC电路上，所述高频信号发生器是可操作的以将功率耦合到所述电容器上；

(b)邻近所述电容器放进所述底物；

(c)测定所述高Q值LC电路的输出；和

(d)将所述输出与基准比较以确定所述底物的所述含水量。