基于微波扰动技术的亚硝酸盐浓度自动监测系统 |
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引用本文: | 谷林硕,肖 夏,熊 杰.基于微波扰动技术的亚硝酸盐浓度自动监测系统[J].传感技术学报,2023,36(9):1484-1490. |
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作者姓名: | 谷林硕 肖 夏 熊 杰 |
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作者单位: | 天津大学微电子学院 |
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摘 要: | 本文设计了TM010模式的微波谐振腔测量亚硝酸盐溶液的浓度。采用有限元法进行仿真优化得到腔体的结构参数。基于微波微扰理论和实验测量,建立谐振频率与亚硝酸盐溶液浓度的数学模型。配置了九组亚硝酸钠溶液进行测量。设计了一种使用FPGA(Field programmable gate array)作为主控单元的测量系统,实现自动检测的目的,并与微波矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)的测试结果进行比较。研究表明,实验测量结果与数学模型的计算值基本一致。FPGA电路系统的测试结果与VNA系统的测试结果的相对误差为6.58%,二者对NaCl溶液的测试结果的相对误差为3.35%,该结果表明所设计的FPGA电路系统能够实现自动连续监测亚硝酸盐等物质含量的功能。
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关 键 词: | 微波腔谐振器 微波微扰技术 亚硝酸盐浓度 自动检测 测量系统 FPGA |
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