1.一种利用PVDF太赫兹等离子体谐振效应的酒精浓度测量装置,其特征在于包括半圆形硅棱镜(1)、第一二氧化硅薄膜(2)、PVDF薄膜(3)、第二二氧化硅薄膜(4)、待测酒精溶液(5)、高阻硅衬底(6)、第一旋转台(7)、返波振荡器(8)、第一聚四氟乙烯透镜(9)、第二聚四氟乙烯透镜(10)、第三聚四氟乙烯透镜(11);第四聚四氟乙烯透镜(12);肖特基二极管探测器(13)、第二旋转台(14);
半圆形硅棱镜(1)下表面依次紧贴布置第一二氧化硅薄膜(2)、PVDF薄膜(3)、第二二氧化硅薄膜(4)、待测酒精溶液(5)和高阻硅衬底(6),由返波振荡器(8)发出的THz波透过第一聚四氟乙烯透镜(9)、第二聚四氟乙烯透镜(10)聚焦到半圆形硅棱镜(1),再经过半圆形硅棱镜(1)及第一二氧化硅薄膜(2)、PVDF薄膜(3)、第二二氧化硅薄膜(4),被紧贴置于高阻硅衬底(6)上的待测酒精溶液(5)反射后出射硅棱镜(1),再透过第三聚四氟乙烯透镜(11)、第四聚四氟乙烯透镜(12)到达肖特基二极管探测器(13);
半圆形硅棱镜(1)、第一二氧化硅薄膜(2)、PVDF薄膜(3)、第二二氧化硅薄膜(4)、待测酒精溶液(5)、高阻硅衬底(6)安装在第一旋转台(7)上;肖特基二极管探测器(13)安装在第二旋转台(14)上。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于所述的第一二氧化硅薄膜(2)和第二二氧化硅薄膜(4)的厚度均为10微米,PVDF薄膜的厚度为30微米,酒精溶液的厚度为200微米。
3.一种使用如权利要求1所述装置利用太赫兹利用PVDF太赫兹等离子体谐振效应的酒精浓度测量方法,其特征在于它的测量步骤如下:
1)首先在高阻硅衬底(6)和第二二氧化硅薄膜(4)之间分别放置待测酒精溶液;
2)返波振荡器(8)发出的太赫兹波工作在0.65THz,在经过半圆形硅棱镜(1)及第一二氧化硅薄膜(2)、PVDF薄膜(3)、第二二氧化硅薄膜(4),被紧贴置于高阻硅衬底(6)上的待测酒精溶液(5)反射后到达肖特基二极管探测器(13),棱镜所在的第一旋转台(7)转动角度θ,肖特基二极管探测器(13)所在的第二旋转台(14)转动2θ;θ在20至80度扫描时,角度扫描的步长小于1分,形成角度—反射系数曲线;
3)根据未知浓度的待测酒精溶液测得的角度—反射系数,计算谐振峰位置;并代入标准溶度-谐振峰测量校正曲线得到待测酒精溶液的精确浓度。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于所述的标准溶度-谐振峰测量校正曲线通过如下步骤得到:
1)首先在高阻硅衬底(6)和第二二氧化硅薄膜(4)之间分别放置纯水、5%、10%、15%、20%、25%、30%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%的标准酒精溶液;
2)返波振荡器(8)发出的太赫兹波工作在0.65THz,在经过半圆形硅棱镜(1)及第一二氧化硅薄膜(2)、PVDF薄膜(3)、第二二氧化硅薄膜(4),被紧贴置于高阻硅衬底(6)上的不同浓度的标准酒精溶液(5)反射后到达肖特基二极管探测器(13),棱镜所在的第一旋转台(7)转动角度θ,肖特基二极管探测器(13)所在的第二旋转台(14)转动2θ;θ在20至80度扫描时,角度扫描的步长小于1分,形成角度—反射系数曲线。
3)在测量所有标准溶液的角度—反射系数曲线后,计算谐振峰位置并与溶液浓度数据一起建立标准溶度-谐振峰测量校正曲线,从纯水到纯酒精变化过程中,反射系数曲线上的谐振峰移动18度以上,角度扫描的步长小于1分,使得测量酒精浓度精度达到0.1%以上。