随着科学技术的发展,在化学和生物学领域,很多时候都要进行生化液体检测。与此同时,微波传感器凭借自身卓越的性能在很多领域都有十分广泛的应用,因此理论上也可以使用微波传感器检测生化液体的溶液浓度或细胞密度。虽然目前存在多种检测生化液体的方法,但是它们大多都有一些缺陷,并不能满足所有方面的需求。微波法不仅可以克服这些方法的不足之处,还拥有自身独特的优势,即无接触检测、连续实时监测和检测对象范围大。本课题选择了三种生化液体作为检测对象,分别是氯化钠溶液、葡萄糖溶液和大肠杆菌悬浮液,分别代表电解质溶液、非电解质溶液和细胞悬浮液。这三种生化液体的相对介电常数都会随溶液浓度或细胞密度发生变化,同时这也正是微波传感器可以检测生化液体的基础。本课题用到的微波传感器有两款,分别是同轴线传感器和谐振腔传感器。虽然它们检测的基础都是生化液体相对介电常数的变化,但是具体的测量原理却不完全相同。其中,同轴线传感器测量的电磁参量是S₁₁参数,而谐振腔传感器测量的则是谐振频率的偏移量。在这三种生化液体的检测实验中,氯化钠和葡萄糖溶液的浓度可以实现定量检测,而大肠杆菌悬浮液的细胞密度只能实现定性检测。实现溶液浓度定量检测的关键在于建立溶液浓度与微波传感器所测电磁参量之间的测量关系。在同轴线传感器的检测实验中,我们建立的是溶液浓度与S₁₁参数之间的测量关系。得到完整的测量关系后,可以用测得的S₁₁参数直接计算得到溶液的浓度,从而达到定量检测溶液浓度的目的。而在谐振腔传感器的检测实验中,我们建立的则是溶液浓度与谐振频率偏移量之间的测量关系,同样能达到定量检测溶液浓度的目的。由于大肠杆菌悬浮液是非均匀介质,无法准确掌握其细胞密度与相对介电常数之间的变化关系,所以在两种微波传感器的检测实验中大肠杆菌悬浮液的细胞密度都只能实现定性检测。总而言之,本课题是利用微波传感器将生化液体的溶液浓度或细胞密度等非电参量转换成与微波有关的电磁参量,如S₁₁参数或谐振频率偏移量,来实现定量或定性检测的目的。