近日，我校電子信息學院電子信息工程專業(yè)本科生方宇浩在微波諧振式傳感器優(yōu)化設計方面取得重要進展，以第一作者身份在IEEE Sensors Journal發(fā)表了題為“An AMC-based liquid sensor optimized by particle-ant colony optimization algorithms”的學術論文。該期刊為中國科學院二區(qū)，2020年度影響因子為3.301。論文第一作者為2019級本科生方宇浩，通訊作者為電子信息學院趙文生教授，我校本科生林?？?、王大偉副研究員、王駿超副教授和吳文敬博士為共同作者。
微波傳感器因其低成本、高穩(wěn)定性，引起了學術界和工業(yè)界廣泛關注。其中，微波諧振式液體傳感器可實現(xiàn)無損檢測，且操作和監(jiān)測手段便攜。文章在此背景下提出了一種基于人造磁導體（AMC）結構的液體傳感器，應用粒子—蟻群優(yōu)化（PACO）算法進行數(shù)值優(yōu)化，增加了結構優(yōu)化探索的自由度，同時減少人工設計的時間成本。優(yōu)化過程中，AMC結構諧振頻率保持在2.45GHz，以確定傳感器工作頻率在工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）頻段內(nèi)。將數(shù)值優(yōu)化后的AMC結構與寬帶天線相結合，構建成液體傳感器（圖1）。
實驗測量應用丁-1-醇、丙-2-醇、乙醇、甲醇和水等液體樣品檢測傳感器功能，測量結果表明構建的液體傳感器檢測范圍大，最高可支持介電常數(shù)高達78的液體檢測，最大檢測靈敏度達3.48%（圖2）。本論文提出的液體傳感器無需額外的微流通道，具有成本低、操作便攜、無損、實時等特點，可望用于水質(zhì)實時監(jiān)測等場景。
圖1 液體傳感器測試實驗圖
圖2 液體傳感器響應曲線及靈敏度對比
“我是大一暑假期間聯(lián)系趙文生老師，進入到科研團隊的。剛開始接觸科研的時候也是一頭霧水，第一篇論文看了好幾天還沒明白。從開始的一無所知，到慢慢入門，再到如今有了階段性的成績，一路以來少不了老師的悉心指導和師兄、師姐們的幫助。我收獲到的也絕不僅僅是一紙論文和幾項專利，一個想法從誕生到不斷打磨，再到最后成型，直至發(fā)表，絕不是看上去那么簡單。我很有幸如此早地接觸到科研訓練，見識到了科研路上的艱辛，也體會到了收獲的喜悅。我相信這顆種子已經(jīng)萌芽?！狈接詈普f道。
本科生方宇浩
近年來我校高度重視本科生綜合能力培養(yǎng)，一直鼓勵和支持本科生參與科研訓練，該論文也是趙文生教授指導我校本科生，以第一作者發(fā)表的第4篇SCI論文。通過這些科研訓練，不僅讓學生切實感受科研的魅力，同時增強學生的實際動手能力和團隊協(xié)作能力，在應用中鞏固所學，并在探索中不斷學習。
該研究得到了國家自然科學基金和浙江省自然科學基金的支持。
