科学技术与应用

基于人工表面等离激元的电调谐液位传感器

侯 梓越

成都工业学院 自动化与电气工程学院

马 梓睿

成都工业学院 自动化与电气工程学院

刘 茂德

成都工业学院 自动化与电气工程学院

杨 怡宁

成都工业学院 自动化与电气工程学院

李 俊杰

成都工业学院 自动化与电气工程学院

唐 亚南

成都工业学院 自动化与电气工程学院

DOI: https://doi.org/10.59429/kxjsyy.v3i1.13237

Keywords: 人工表面等离激元；分裂谐振环；液位测量；微波检测

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Abstract

本文提出了一种基于人工表面等离激元的电调谐柔性微波液位传感器，该传感结构通过引入 PIN 二极管实现 对分裂环谐振环结构 （split-ring resonator，SRR）的电调谐功能，使得 SRR 能够在不同偏置状态下被有效调控。仿 真结果表明，通过调节 PIN 二极管的偏置状态，可改变局部电磁场分布。同时根据不同单元 SRR 对其检测区域中 的液位感知后产生的谐振频率偏移，可实现对液位的检测。该传感器基于介电常数敏感机制工作，采用非接触式检 测方式，整体设计兼具柔性结构，可为复杂工况下的液位监测提供一种参考。

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References

[1] 张晓飞. 基于激光测距的雷达液位计简易校准装置的设计与应用[J]. 化工生产与技术，2025,31(02):28-31.

[2] 游建军，万丽芬，胡鹤鸣等. 雷达液位计检测方法研究[J]. 中国计量，2025,(09):92-94.

[3] 孙德罡，齐学鹏. 超声波液位计在化工生产应用中的常见故障分析[J]. 电子世界，2014,(06):278.

[4] 周佳佳，赵嗣辉. 磁浮子液位计的应用[J]. 山东化工，2024,53(13):205-207.

[5] 王阳阳. 基于改进型 FBG 解调技术的光纤液位计[D]. 吉林大学，2018.

[6] 芮泽钜. 基于光纤光栅的高精度液位测量方法研究[D]. 哈尔滨工程大学，2023.

[7] 王晓锋，耿要强，初阳. 电容式液位计在换流阀水冷系统中的应用研究[J]. 电器工业，2023,(08):47-50.

[8] 姬良效，高维伦. 压力式液位计的原理和异常分析[J]. 科技视界，2022,(23):7-9.

[9] Tang W X, Zhang H C, Ma H F, et al. Concept, Theory, Design, and Applications of Spoof Surface Plasmon Polaritons at Microwave Frequencies [J]. Advanced Optical Materials, 2018, 7(1): 1800421.

[10] Yang X, Chen J, Su P, et al. Detection of defects in film-coated metals and non-metallic materials based on spoof surface plasmon polaritons [J]. IEEE Sensors Journal, 2019, 19(24):11891-11899.

[11] Chen J, Lei J, Su P, et al. Detection of defects in non-metallic composite material based on electronically controlled spoof surface plasmon polaritons[J]. IEEE Sensors Journal, 2021,21(3):2883-2890.

[12] Pendry J B, Martín-Moreno L, Garcia-Vidal F J. Mimicking Surface Plasmons with Structured Surfaces [J]. Science, 2004, 305(5685): 847-848.

[13] 李云吉. 介质材料的微波毫米波无损检测技术研究[D]. 电子科技大学，2023.