低成本微波系统开发，用于蜂蜜分类与掺假分析

《IEEE Transactions on AgriFood Electronics》：Low-Cost Microwave System Development for Analysis of Classification and Adulteration of Honey

采用对数周期环形微带滤波器与Wilkinson功率分配器构建的微波传感系统，通过ADALM-PLUTO软件定义无线电实现天然蜂蜜（包括芥菜、野蜜、荔枝、大蒜、香料、可可等6种）的衰减特性检测，其衰减范围-36.0至-26.5 dB并建立Python实时GUI分类模型。掺假实验表明系统对10%-50%浓度的蔗糖、葡萄糖等添加剂可检测到2.5-3.0 dB衰减变化，分辨率达0.5 dB且变异系数低于0.4%，验证电磁传感在非破坏性蜂蜜掺假检测中的可行性。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型的实时、便携式、低成本的微波传感系统，用于天然蜂蜜的分类和掺假检测。该系统采用对数周期圆形微带滤波器，结合Wilkinson功率分配器（WPD）和ADALM-PLUTO软件定义无线电来实现。滤波器和WPD的工作频率为2.4 GHz，配备了一个铜制样品室，可容纳100 μL的液体样品。测试了六种纯蜂蜜：1）芥末蜜；2）野生蜜；3）荔枝蜜；4）大蒜蜜；5）香料蜜；6）可可蜜。每种蜂蜜都表现出独特的衰减特性，衰减范围在-36.0 dB至-26.5 dB之间。这些测量数据被用于在基于Python的实时图形用户界面（GUI）中设定分类阈值。为了评估掺假检测能力，将果糖、葡萄糖、蔗糖、玉米糖浆、米水和糖等常见添加剂以10%至50%的浓度混入蜂蜜中。系统显示出在掺假程度不同情况下衰减量的一致性变化（约2.5–3.0 dB，相对变化为8–11%），分辨率为0.5 dB，变异系数低于0.4%。这些结果证明了电磁传感技术在快速、无损且可重复地检测蜂蜜掺假方面的可行性。