本文關鍵詞：基于超介質(zhì)的微流體傳感器　出處：《重慶郵電大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：超介質(zhì)是一種人工合成的新型材料,由于具有普通自然材料不具備的特殊電磁性質(zhì),如負等效介電常數(shù)和負等效磁導率,引起了廣泛的關注。對基于超介質(zhì)的各種各樣的器件的研究也是層出不窮,如濾波器、吸波器、隔離器、天線、無線充電系統(tǒng)、調(diào)制器等。基于超介質(zhì)的微流體傳感器由于其固有的結(jié)構(gòu)簡單、易于集成、檢測及時、檢測無標記、檢測不改變?nèi)芤汗逃械幕瘜W物理性質(zhì)等優(yōu)點在生物工程和醫(yī)學領域得到了越來越多的重視。首先,本文對超介質(zhì)進行了研究和基本理論推導,重點闡述了超介質(zhì)中的等效負介電常數(shù)和等效負磁導率,以及由此特性引起的多個特殊的效應,并利用了S參數(shù)法提取了其等效本構(gòu)參數(shù)。其次,選擇了滿足微流體傳感器特殊要求的超介質(zhì)單元-開口諧振環(huán)來設計了初步的基于超介質(zhì)的微流體傳感器,并對其材料、尺寸等進行了仿真優(yōu)化。根據(jù)等效電路分析和仿真分析,不斷對其結(jié)構(gòu)進行改進以優(yōu)化其性能,相繼提出了基于雙開口諧振環(huán)的微流體傳感器、基于矩形諧振環(huán)的微流體傳感器和基于對稱諧振環(huán)的微流體傳感器,并通過擬合曲線得到了傳感器的諧振頻率和峰值衰減對樣品溶液相對介電常數(shù)的變化關系。改進后的傳感器靈敏度高(達18.99MHz/RIU2),工作頻段易于檢測(2GHz-5GHz),且能同時使用樣品溶液透射曲線的諧振頻率和峰值衰減來作為傳感指標。最后,考慮到實用性,設計了通過微帶線激勵的三種基于互補諧振環(huán)的微流體傳感器并得到了其各自諧振頻率和峰值衰減與溶液相對介電常數(shù)之間的關系。選擇了綜合性能最好的基于互補對稱諧振環(huán)的微流體傳感器來進行了實物制作并利用了安捷倫適量網(wǎng)絡分析儀進行了4組實物獨立測試,比較了測試結(jié)果和仿真結(jié)果,并分析了誤差原因。綜上,本文設計的基于超介質(zhì)的微流體傳感器具有良好的性能,對基于超介質(zhì)的微流體傳感器的研究具有一定的指導和借鑒意義。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 雷建華;;極板厚度對電容邊緣效應影響的理論和仿真分析[J];電腦與電信;2013年08期

2 雷建華;;極板間距對平行板電容邊緣效應的影響研究[J];電腦與電信;2013年07期

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本文編號：1317317