基于微波扰动技术的亚硝酸盐浓度自动监测系统

摘要

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。