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申请/专利权人：首都师范大学

摘要：本发明提供了一种太赫兹波段流体复介电常数的测量装置及测量方法。测量装置包括：介质基底、准光组件、喇叭天线和太赫兹波收发组件。所述介质基底位于所述准光组件的上方，待测流体处于所述介质基底的上表面，所述喇叭天线与所述太赫兹波收发组件连接，所述准光组件位于所述喇叭天线与所述介质基底之间，并用于将所述太赫兹波收发组件所发射的太赫兹波自下而上垂直入射至所述介质基底，以与所述待测流体发生相互作用，或者，将与所述待测流体发生作用并返回后的太赫兹波收集至所述太赫兹波收发组件内。该测量装置能够在高频、宽带状态下，实现简单、非接触式和高精度的S参数测量工作。

主权项：1.一种使用太赫兹波段流体复介电常数的测量装置进行复介电常数的测量方法，其特征在于，所述太赫兹波段流体复介电常数的测量装置包括：介质基底、准光组件、喇叭天线和太赫兹波收发组件，其中，所述介质基底位于所述准光组件的上方，待测流体处于所述介质基底的上表面，所述喇叭天线与所述太赫兹波收发组件连接，所述准光组件位于所述喇叭天线与所述介质基底之间，并用于将所述太赫兹波收发组件所发射的太赫兹波自下而上垂直入射至所述介质基底，以与所述待测流体发生相互作用，或者，将与所述待测流体发生作用并返回后的太赫兹波收集至所述太赫兹波收发组件内；所述介质基底包括待测流体放置部和校准部，其中，所述待测流体放置部与所述校准部邻接于同一平面内，所述校准部的上表面包括有高反射部件；每次进行待测流体的S参数测量之前，均需先进行系统校准工作，在校准过程中，首先将所述校准部平移至准光组件的上方，开启太赫兹波收发组件，并进行短路状态下的校准，再将所述待测流体放置部平移至准光组件的上方，以空气作为待测流体，并进行匹配状态下的校准，最终使得校准面与介质基底的上表面重合；所述复介电常数的测量方法包括：将待测流体滴落至介质基底的上表面，并保证太赫兹波收发组件所发射的太赫兹波未穿透待测流体的上表面；使太赫兹波收发组件所发射的太赫兹波经喇叭天线和准光组件后自下而上垂直入射至介质基底上；与待测流体发生相互作用后的太赫兹波原路返回至太赫兹波收发组件内；太赫兹波收发组件接收返回的太赫兹波，并记录分析得出S参数；在所述将待测流体滴落至介质基底的上表面，并保证太赫兹波收发组件所发射的太赫兹波不能穿透待测流体的上表面的步骤之前，还包括：校准过程，所述校准过程包括：将校准部平移至准光组件的上方，并进行短路状态下的校准；将待测流体放置部平移至准光组件的上方，且以空气作为待测流体，进行匹配状态下的校准；使得校准面定位至介质基底的上表面；还包括基于上述步骤所测量的S参数，求解待测流体的复介电常数，具体地，由传输线理论可知，反射系数可以表示为： 可解得复介电常数εr为： 其中，Cf是在所述将待测流体放置部平移至准光组件的上方，且待测流体为空气，进行匹配状态下的校准的步骤中所得出的校准参数；C0是在所述将校准部平移至准光组件的上方，并进行短路状态下的校准的步骤中所得出的校准参数；Z0是真空中的特性阻抗，Z0＝120π；反射系数可以由S参数转换得到；ω＝2πf，f为太赫兹波的频率。

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