近日，我校電子信息學(xué)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(shè)計(jì)方面取得重要進(jìn)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(xué)術(shù)論文。該期刊為中國(guó)科學(xué)院二區(qū)，2020年度影響因子為3.301。論文第一作者為2019級(jí)本科生方宇浩，通訊作者為電子信息學(xué)院趙文生教授，我校本科生林福康、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(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注。其中，微波諧振式液體傳感器可實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，且操作和監(jiān)測(cè)手段便攜。文章在此背景下提出了一種基于人造磁導(dǎo)體（AMC）結(jié)構(gòu)的液體傳感器，應(yīng)用粒子—蟻群優(yōu)化（PACO）算法進(jìn)行數(shù)值優(yōu)化，增加了結(jié)構(gòu)優(yōu)化探索的自由度，同時(shí)減少人工設(shè)計(jì)的時(shí)間成本。優(yōu)化過(guò)程中，AMC結(jié)構(gòu)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(xué)和醫(yī)療（ISM）頻段內(nèi)。將數(shù)值優(yōu)化后的AMC結(jié)構(gòu)與寬帶天線相結(jié)合，構(gòu)建成液體傳感器（圖1）。

實(shí)驗(yàn)測(cè)量應(yīng)用丁-1-醇、丙-2-醇、乙醇、甲醇和水等液體樣品檢測(cè)傳感器功能，測(cè)量結(jié)果表明構(gòu)建的液體傳感器檢測(cè)范圍大，最高可支持介電常數(shù)高達(dá)78的液體檢測(cè)，最大檢測(cè)靈敏度達(dá)3.48%（圖2）。本論文提出的液體傳感器無(wú)需額外的微流通道，具有成本低、操作便攜、無(wú)損、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，可望用于水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景。

圖1 液體傳感器測(cè)試實(shí)驗(yàn)圖

圖2 液體傳感器響應(yīng)曲線及靈敏度對(duì)比

“我是大一暑假期間聯(lián)系趙文生老師，進(jìn)入到科研團(tuán)隊(duì)的。剛開(kāi)始接觸科研的時(shí)候也是一頭霧水，第一篇論文看了好幾天還沒(méi)明白。從開(kāi)始的一無(wú)所知，到慢慢入門，再到如今有了階段性的成績(jī)，一路以來(lái)少不了老師的悉心指導(dǎo)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(xiàng)專利，一個(gè)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(jiǎn)單。我很有幸如此早地接觸到科研訓(xùn)練，見(jiàn)識(shí)到了科研路上的艱辛，也體會(huì)到了收獲的喜悅。我相信這顆種子已經(jīng)萌芽。”方宇浩說(shuō)道。

本科生方宇浩

近年來(lái)我校高度重視本科生綜合能力培養(yǎng)，一直鼓勵(lì)和支持本科生參與科研訓(xùn)練，該論文也是趙文生教授指導(dǎo)我校本科生，以第一作者發(fā)表的第4篇SCI論文。通過(guò)這些科研訓(xùn)練，不僅讓學(xué)生切實(shí)感受科研的魅力，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在應(yīng)用中鞏固所學(xué)，并在探索中不斷學(xué)習(xí)。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和浙江省自然科學(xué)基金的支持。